TSMC ještě 2029 uvede proces bez back-side power delivery: A13. Ohlásila i A12
Zdroj: TSMC
Společnost TSMC ohlásila velké množství novinek a také jedno překvapení. Ještě v roce 2029 očekává silnou poptávku po procesech bez BSPD (přesunu napájení na zadní stranu čipu), a tak chystá A13…
TSMC už dala několikrát najevo, že PowerRail (její označení pro back-side power delivery / BSPD) nevnímá jako prvek, který by byl z hlediska polovodičové výroby nejbližších let klíčovým prvkem (game changer). Intel tuto technologii používá na procesu A18, nicméně se nedá říct, že by to její možnosti posunulo jakkoli významně nad rámec N3P procesu TSMC nebo dokázalo zajistit větší množství zákazníků.
Důvodem nejsou jen samotné parametry a cena výsledného procesu, ale především příprava. Proces vybavený BSPD má od základu odlišnou architekturu a návrh čipu pro něj musí být připravený od začátku. Nelze jej použít pro die-shrink (či cokoli podobného), jako třeba mezi procesy N5 a N4 TSMC. Dále si musíme uvědomit, že i když vzniká čip nové generace, zpravidla to neznamená, že je nový skutečně celý. Tu se změní architektura jádra, tu se změní paměťový subsystém, tam integrovaná grafika. Ale části návrhu jsou obvykle přebírány z předchozí generace, protože už jsou hotové a přinejhorším je stačí přepočítat s knihovnou novějšího procesu. To je při přechodu na procesy s BSPD problematické.
Situaci tak můžeme trochu připodobnit k éře přechodu procesorů ze SOI na bulk FinFET, kdy se přepracování existujících architektur nevyplácelo a když už nebylo jiné zbytí, stejně nebyl výsledek optimální.
| EUV | BSPD | zahájení výroby / tape-out | velkokapacitní výroba | ||
|---|---|---|---|---|---|
| TSMC | 3nm (N3/N3B) |  |  | Q4 2021 | prosinec 2022 |
| 3nm (N3E) | | | ? | Q3 2023→Q2 2023 | |
| 3nm (N3P) | | | ? | Q4 2024 | |
| 3nm (N3S) | | | ? | 2024 | |
| 3nm (N3X) | | | ? | 2025 | |
| 3nm (N3A) | | | ? | 2026 | |
| 3nm (N3C) | | | ? | 2026 | |
| 2nm (N2) | | | Q4 2024 | Q2 2025→H2 2025 | |
| 2nm (N2P) | | | ? | H2 2025→H2 2026 | |
| 2nm (N2X) | | | ? | 2027 | |
| 2nm (N2U) | | | ? | 2028 | |
| 1,6nm (A16) | | | H2 2026 | 2027 | |
| 1,4nm (A14) | | | ? | 2028 | |
| 1,3nm (A13) | | | ? | 2029 | |
| 1,2nm (A12) | | | ? | 2029 |
A16 (~ N2(P) + BSPD)
TSMC, jak již víme, proto s procesem N2P (2026) nastoupí bez technologie BSPD a o rok později (2027) dorazí varianta procesu vybavená BSPD, nazvaná A16. BSPD však primárně snižuje spotřebu (-15-20 %). Dopad na maximální takty (výkon) není úplně jasný - přestože čísla nejsou špatná, směřování procesu nenaznačuje, že by v tomto ohledu mohl být potenciál technologie nějak významný. S A16 totiž TSMC míří spíše na segment mobilní čipů a produktů omezených energetickou stránkou.
A14
Rovněž již víme, že A14, jakožto nová generace (nástupce generace N2), chystaná na rok 2028, rovněž nenabídne BSPD. TSMC původně nastínila, že o rok později dojde na verzi s BSPD.
A12 (~ A14 + BSPD)
Nyní se dozvídáme více: Verze s BSPD bude nazvaná A12 a stále s ní TSMC počítá „rok po A14“, tzn. na 2029. Na rozdíl od A16 se již zdá být výrazněji optimalizovaná i pro vyšší takty (používá druhou generaci nanosheet / GAAFET), takže lze počítat s využitím v segmentu výkonných procesorů a AI akcelerátorů.
A13 (~ A14 dieshrink)
Zajímavý je nově ohlášený proces A13. Jde o zmenšeninu technologie A14, bez BSPD a jiných zásadních změn. Jde o něco podobného jako např. 4nm proces po 5nm nebo 12nm proces po 16nm. Tzn. možnost snadného zmenšení stávajících produktů, nebo možnost výroby nového čipu na procesu bez BSPD, přesto moderním i v roce 2029. Oproti A14 zmenší plochu čipu o 6 % a mírně (pokud TSMC neuvádí čísla, tak lze očekávat 5 % a méně) zlepší energetickou efektivitu. Teoreticky by mohl nabídnout i trochu výhodnější cenu na čip.
N2U
Fakticky čtvrtou generací 2nm procesu (bez BSPD) bude proces N2U, který oproti druhé (univerzální) N2P umožní 3-4% zvýšení taktů nebo 8-10% snížení spotřeby. Plochu ještě o 2-3 % zhustí, ale to už je poměrně zanedbatelné.
| TSMC | |||
| proces | denzita | výkon | spotřeba |
|---|---|---|---|
| 3nm (N3) | +70 % vs. N5 2,9× vs. N7 | +10-15 % vs. N5 +32 % vs. N7 | -25-30 % vs. N5 |
| 3nm (N3B) | +60 % vs. N5 | +10-15 % vs. N5 +32 % vs. N7 | -35 % vs. N5 -43 % vs. N7(?) |
| 3nm (N3P) | +4 % vs. N3E | +10 % vs. N3E | -5-10% vs. N3E |
| 3nm (N3E 3-2 Fin) 3nm (N3E 2-2 Fin) 3nm (N3E 2-1 Fin) | +18 % vs. N5 +39 % vs. N5 +56 % vs. N5 | +33 % vs. N5 +23 % vs. N5 +11 % vs. N5 | -12 % vs. N5 -22 % vs. N5 -30 % vs. N5 |
| 3nm (N3S) | ? | ? | ? |
| 3nm (N3X) | +4 % vs. N3P | +15 % vs. N3P | ? |
| 3nm (N3A) | ? | ? | ? |
| 2nm (N2) | +10 % vs. N3 +>15 % vs. N3E +≥15 % vs. N3E | +13 % vs. N3E 2-1 +10-15 % vs. N3E | -33 % vs. N3E 2-1 -25-30 % vs. N3E |
| 2nm (N2P) | +9-13 % vs. N2 | +10-12 % vs. N2 | ? |
| 2nm (N2X) | ? | +10 % vs. N2 | ? |
| 2nm (N2U) | +2-3 % vs. N2P | +3-4 % vs N2P | -8-10 % vs N2P |
| 1,6nm (A16) | +7-10 % vs. N2P +17-24 % vs. N2 | +(6-)8-10 % vs. N2P +17-23 % vs. N2 | -15-20 % vs. N2P |
| 1,4nm (A14) | +23 % vs N2 | 10-15 % vs. N2 ≤15 % vs. N2 | -25-30 % vs. N2 ≤30 % vs. N2 |
| 1,3nm (A13) | +6 % vs. A14 | ? | <5 %? |
| 1,2nm (A12) | ? | ? | ? |
