台積電分享2nm的更多信息
1年前


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台積電在其 2023 年歐洲技術研討會上透露了有關其即將推出的 N2 和 N2P 工藝技術的更多細節。這兩個生產節點的开發都考慮到了高性能計算 (HPC),因此,它們具有許多專門設計用於改進的增強功能表現。同時,鑑於大多數芯片旨在改進的性能效率重點,低功耗應用也將利用台積電的 N2 節點,因爲與前代產品相比,它們自然會提高每瓦性能。


“N2 非常適合我們今天所處的節能計算範式,”負責代工廠高性能計算業務部門的台積電業務發展總監 Yujun Li 在公司 2023 年歐洲技術研討會上說。,在整個電壓供應範圍內,N2 相對於 N3 的速度和功率優勢非常一致,使其同時適用於低功率和高性能應用。”

台積電的 N2 制造節點 ——該代工廠第一個使用納米片環柵 (GAAFET) 晶體管的生產節點——承諾在相同的功率和復雜性下將晶體管性能提高 10-15%,或者在相同的時鐘速度和晶體管數量。在提高晶體管性能方面,功率傳輸是基石之一,而台積電的 N2 和 N2P 制造工藝引入了多項與互連相關的創新,以擠壓一些額外的性能。此外,N2P 引入背面電源軌以優化功率傳輸和die面積。 

N2 帶來的創新之一是超高性能金屬-絕緣體-金屬 (SHPMIM:super-high-performance metal-insulator-metal) 電容器,可增強電源穩定性並促進片上去耦。台積電表示,與幾年前爲 HPC 推出的超高密度金屬-絕緣體-金屬 (SHDMIM) 電容器相比,新型 SHPMIM 電容器的容量密度提高了 2 倍以上(與上一代 HDMIM 相比,其容量增加了 4  倍) . 與 SHDMIM 相比,新的 SHPMIM 還可以將 Rs 薄層電阻(歐姆/平方)降低 50%,並將 Rc 通孔電阻與 SHDMIM 相比降低 50%。

降低電力傳輸網絡中電阻的另一種方法是重新設計再分配層 (RDL)。從其 N2 工藝技術开始,台積電將使用銅 RDL 代替今天的鋁 RDL。銅 RDL 將提供類似的 RDL 間距,但會將薄層電阻降低 30%,並將通孔電阻降低 60%。

SHPMIM 和 Cu RDL 都是台積電 N2 技術的一部分,預計將在 2025 年下半年(大概是 2025 年很晚)用於大批量制造 (HVM)。

使用背面供電網絡 (PDN) 是 N2P 的另一項重大改進。背面電源軌的一般優點是衆所周知的:通過將電源軌移到背面來分離 I/O 和電源线,可以使電源线更粗,從而降低线路後端 (BEOL) 中的通孔電阻),這有望提高性能並降低功耗。此外,去耦 I/O 和電源线可以縮小邏輯面積,這意味着成本更低。 

在其 2023 年技術研討會上,該公司透露其 N2P 的背面 PDN 將通過減少 IR 壓降和改善信號,將性能提高 10% 至 12%,並將邏輯面積減少 10% 至 15%。當然,現在這種優勢在具有密集供電網絡的高性能 CPU 和 GPU 中會更加明顯,因此將其移到後面對它們來說意義重大。

Backside PDN 是台積電 N2P 制造技術的一部分,將於 2026 年底或 2027 年初進入 HVM。 

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