TSMC, Avrupa Teknoloji Sempozyumu 2023’te yaklaşmakta olan N2 ve N2P işlem teknolojisi hakkında bazı ek ayrıntılar açıkladı. Her iki üretim düğümü de yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) düşünülerek geliştiriliyor, bu nedenle, geliştirmek için özel olarak tasarlanmış bir dizi geliştirme içeriyorlar. verim. Bu arada, çoğu çipin geliştirmeyi amaçladığı performans verimliliği odağı göz önüne alındığında, düşük güçlü uygulamalar da TSMC’nin N2 düğümlerinden yararlanacak çünkü bunlar öncekilere kıyasla watt başına performansı doğal olarak artıracak.
TSMC’nin dökümhanenin Yüksek Performanslı Bilgi İşlem İş Bölümünden sorumlu iş geliştirme direktörü Yujun Li, şirketin Avrupa Teknoloji Sempozyumu 2023’te “N2, bugün içinde bulunduğumuz enerji verimli bilgi işlem paradigması için çok uygun” dedi. Gösterildiği gibi tüm voltaj kaynağı aralıklarında N2’nin N3’e göre hız ve güç avantajları çok tutarlı, bu da onu aynı anda hem düşük güç hem de yüksek performans uygulamaları için uygun kılıyor.”
TSMC’nin N2 üretim düğümü – dökümhanenin her yönden nano-tabaka kapısı (GAAFET) transistörlerini kullanan ilk üretim düğümleri – aynı güç ve karmaşıklıkta transistör performansını %10-15 artırmayı veya güç kullanımını %25-30 oranında düşürmeyi vaat ediyor. aynı saat hızı ve transistör sayısı. Transistör performansının iyileştirilmesi söz konusu olduğunda güç dağıtımı köşe taşlarından biridir ve TSMC’nin N2 ve N2P üretim süreçleri, bazı ek performansları sıkıştırmak için ara bağlantılarla ilgili çeşitli yenilikler sunar. Ayrıca N2P, güç dağıtımını ve kalıp alanını optimize etmek için arka taraftaki güç rayını getirir.
Direnişle Mücadele
N2’nin masaya getirdiği yeniliklerden biri, güç kaynağı kararlılığını geliştirmek ve çip üzerinde ayırmayı kolaylaştırmak için süper yüksek performanslı metal-yalıtkan-metal (SHPMIM) kondansatördür. TSMC, yeni SHPMIM kapasitörünün, birkaç yıl önce HPC için tanıtılan (önceki nesil HDMIM’ye kıyasla kapasitansı 4 kat artıran) süper yüksek yoğunluklu metal-yalıtkan-metal (SHDMIM) kapasitörüne kıyasla 2 kattan fazla daha yüksek kapasite yoğunluğu sunduğunu söylüyor. . Yeni SHPMIM ayrıca SHDMIM’e kıyasla Rs levha direncini (Ohm/kare) %50 ve SHDMIM’e kıyasla Rc yoluyla direnci %50 azaltır.
Güç dağıtım ağındaki direnci azaltmanın yine bir başka yolu, yeniden dağıtım katmanını (RDL) yeniden tasarlamak olmuştur. TSMC, N2 proses teknolojisinden başlayarak günümüzün alüminyum RDL’si yerine bakır RDL kullanacaktır. Bakır bir RDL, benzer bir RDL aralığı sağlar, ancak sac direncini %30 azaltırken direnci de %60 azaltır.
Hem SHPMIM hem de Cu RDL, TSMC’nin 2025’in ikinci yarısında (muhtemelen 2025’in çok geç bir döneminde) yüksek hacimli üretim (HVM) için kullanılması öngörülen N2 teknolojisinin parçalarıdır.
Ayırma Gücü ve G/Ç Kablolaması
Bir arka taraf güç dağıtım ağının (PDN) kullanımı, N2P tarafından öne çıkarılacak olan bir başka büyük gelişmedir. Arka taraftaki güç rayının genel avantajları iyi bilinmektedir: G/Ç ve güç kablolarını güç raylarını arkaya taşıyarak ayırarak, güç kablolarını daha kalın yapmak ve dolayısıyla hattın arka ucundaki dirençler yoluyla azaltmak mümkündür (BEOL ), performansı artırmayı ve güç tüketimini azaltmayı vaat ediyor. Ayrıca G/Ç ve güç kablolarının bağlantısının kesilmesi, mantık alanını küçülterek daha düşük maliyet anlamına gelir.
Teknoloji Sempozyumu 2023’te şirket, N2P’nin arka taraf PDN’sinin IR düşüşünü azaltarak ve sinyali iyileştirerek ve mantık alanını %10 ila %15 oranında azaltarak %10 ila %12 daha yüksek performans sağlayacağını açıkladı. Şimdi, elbette, yoğun güç dağıtım ağına sahip yüksek performanslı CPU’larda ve GPU’larda bu tür avantajlar daha belirgin olacak ve bu nedenle onu arkaya taşımak onlar için çok mantıklı.
Backside PDN, TSMC’nin 2026’nın sonlarında veya 2027’nin başlarında HVM’ye girecek olan N2P fabrikasyon teknolojisinin bir parçasıdır.
