Η TSMC μεταβαίνει στα 2nm με 30% αύξηση επιδόσεων έως το 2025

Η Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. παρουσίασε σήμερα επίσημα την τεχνολογία κατασκευής της N2 (κατηγορίας 2 nm), τον πρώτο της κόμβο που θα χρησιμοποιεί τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (GAAFETs - gate-all-around field-effect transistors) στο 2022 TSMC Technology Symposium.
Η νέα διαδικασία κατασκευής θα προσφέρει πλεονεκτήματα απόδοσης και ισχύος, αλλά όσον αφορά την πυκνότητα τρανζίστορ, μετά βίας θα εντυπωσιάσει το 2025, όταν κυκλοφορήσει. Όντας μια ολοκαίνουργια πλατφόρμα τεχνολογίας διεργασιών, το N2 της TSMC φέρνει δύο βασικές καινοτομίες: τρανζίστορ νανοφύλλων (που είναι αυτό που ονομάζει η TSMC ως GAAFET) και  backside power rail που εξυπηρετούν τον ίδιο στόχο της αύξησης των χαρακτηριστικών απόδοσης ανά watt του κόμβου. Τα τρανζίστορ νανοφύλλων GAA διαθέτουν κανάλια που περιβάλλονται από πύλες και στις τέσσερις πλευρές, γεγονός που μειώνει τη διαρροή. Επιπλέον, τα κανάλια τους μπορούν να διευρυνθούν για να αυξήσουν το ρεύμα κίνησης και να ενισχύσουν την απόδοση ή να συρρικνωθούν για να ελαχιστοποιήσουν την κατανάλωση ενέργειας και το κόστος. Για να τροφοδοτήσει αυτά τα τρανζίστορ νανοφύλλων με αρκετή ισχύ και τώρα να σπαταλήσει οποιαδήποτε από αυτά, το N2 της TSMC χρησιμοποιεί παροχή ισχύος στο πίσω μέρος, η οποία θεωρείται ότι είναι μία από τις καλύτερες λύσεις για την καταπολέμηση των αντιστάσεων στο back-end-of-line (BEOL).

Πράγματι, όσον αφορά την απόδοση και την κατανάλωση ενέργειας, ο κόμβος N2 της TSMC που βασίζεται σε νανοφύλλα μπορεί να καταφέρει 10% έως 15% υψηλότερη απόδοση με την ίδια ισχύ και πολυπλοκότητα, καθώς και 25% έως 30% χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας στην ίδια συχνότητα και αριθμό τρανζίστορ σε σύγκριση με το N3E της TSMC. Ωστόσο, ο νέος κόμβος αυξάνει την πυκνότητα του τσιπ μόνο κατά περίπου 1,1Χ σε σύγκριση με το N3E. Γενικά, το N3 της TSMC προσφέρει αυξήσεις απόδοσης πλήρους κόμβου και μειώσεις κατανάλωσης ενέργειας. Όμως, όσον αφορά την πυκνότητα, η νέα τεχνολογία δύσκολα μπορεί να εντυπωσιάσει. Για παράδειγμα, ο κόμβος N3E της TSMC προσφέρει 1,3Χ αύξηση της πυκνότητας τσιπ σε σχέση με το N5, που είναι μια σημαντική αύξηση.