Сегодня TSMC провела «Церемонию массового производства и расширения мощностей» в своем Fab 18 в Научном парке Южного Тайваня (STSP). На заводе Fab 18 происходит производство чипов с использованием техпроцесса N3 (класс 3 нм). Литейный завод заявляет, что производительность 3-нанометровых чипов, которые он массово производит, высока, и что семейство его технологий N3 будет служить клиентам долгие годы.

N3 в HVM

Сообщается, что в начале сентября TSMC запустила крупносерийное производство (HVM) на своем производственном процессе N3. К настоящему времени произведена и протестирована первая партия чипов, поэтому официальное объявление о серийном производстве, как правило, предназначено для того, чтобы показать, что 3-нанометровый техпроцесс подходит для массового производства, а чипы, изготовленные на его основе, хорошего качества. Для TSMC N3 является очень важным семейством технологических процессов, поскольку это будет новейший узел общего назначения на базе транзисторов FinFET, который будет служить своим клиентам не менее 10 лет. Фактически, TSMC заявляет, что N3 и его преемники будут использоваться для создания продуктов с рыночной стоимостью 1,5 триллиона долларов в течение пяти лет после HVM.   

В сравнении с технологией TSMC N5, производственный узел компании N3 обещает повышение производительности на 10–15 % (при этом мощность и количество транзисторов остаются прежними), снижение энергопотребления на 25–30 % (при тех же частотах) и увеличение логической плотности приблизительно в 1,6 раза. Между тем, N3 почти не предлагает какого-либо масштабирования SRAM, поскольку имеет размер битовой ячейки SRAM 0,0199 мкм^², что всего на ~5% меньше по сравнению с битовой ячейкой SRAM N5 0,021 мкм^².

Между тем, ожидается, что первая итерация производственных процессов TSMC класса 3 нм — N3, также известная как N3B — будет использоваться ранними клиентами только для избранных приложений, поскольку, как сообщается, оно является довольно узким местом процесса производства. Это может привести к снижению количества для определенных конструкций. Фактически, в сообщениях СМИ говорится, что большинство клиентов TSMC в настоящее время выстраиваются в очередь за технологией производства N3E, которая расширяет окно процесса, повышает производительность и дополнительно снижает энергопотребление за счет масштабирования SRAM (т. е. меньшей плотности транзисторов). Судя по всему, N3E имеет битовую ячейку SRAM 0,021 мкм ^², практически не отличающуюся от N5. Это будет означать более крупные размеры кристаллов для проектов с интенсивным использованием SRAM (подавляющее большинство графических и центральных процессоров, а также SoC). 

Между тем, N3 предлагает своим клиентам FinFlex, мощный способ оптимизирования размеров чипов и производительности/энергопотребления их микросхем. С помощью FinFlex разработчики могут варьировать различные типы стандартных ячеек в одном блоке для точной оптимизации производительности, энергопотребления и занимаемой площади, что очень оценят разработчики сложных SoC, стремящихся использовать преимущества как в плане производительности самих транзисторов, так и в плане их плотности.

С течением времени компания планирует добавление большего количества узлов в семейство N3. Новейшие версии процесса включают N3P, который обещает повышение производительности, N3S, предназначенный для более плотного размещения транзисторов, и N3X с повышенным напряжением, а также дальнейшую оптимизацию производительности для таких устройств, как процессоры. 

Клиенты выстраиваются в очередь за N3, несмотря на высокую стоимость

Ходят слухи, что практически все самые важные клиенты TSMC, в том числе AMD, Apple, Broadcom, Intel, MediaTek, Nvidia и Qualcomm, заинтересованы в использовании узлов TSMC N3, хотя трудно сказать, когда каждый из этих разработчиков чипов перейдет на новый техпроцесс 3-нм и с какими продуктами. Ожидается, что Apple станет одним из первых клиентов, которые примут TSMC N3 для одной из своих премиальных SoC, хотя пока непонятно, что это за SoC. Между тем, AMD намеревается внедрить N3 для некоторых своих продуктов на базе Zen 5, которые должны появиться в 2024 году, тогда как Nvidia, вероятно, будет использовать N3 для своих графических процессоров следующего поколения на базе архитектуры Blackwell примерно в тот же период времени. 

Но использование TSMC N3 не будет дешевым. В некоторых сообщениях говорится, что контрактный производитель чипов может взимать до 20 000 долларов за пластину, обработанную с использованием его технологии класса 3 нм. Цены TSMC, конечно же, зависят от многих факторов, таких как объемы, дизайн и спецификации, поэтому относитесь к данной цене с долей скептицизма.  

Между тем, высокие котировки означают, что разработчики чипов без собственных фабрик могут предпочесть зарезервировать передовые узлы TSMC для продуктов премиум-класса, создавая при этом более массовые устройства с использованием проверенной технологии производства. Например, Apple использует производственный процесс TSMC N4 (класс 4 нм) только для своего A16 Bionic, на котором работает ее флагманский iPhone 14 Pro. iPhone 14, напротив, продолжает полагаться на SoC A15 2021 года, созданный на основе технологии TSMC N5P. 

Fab 18

В дополнение к объявлению о том, что ее технологический процесс N3 вошел в HVM, TSMC также провела церемонию завершения фазы 8 строительства Fab 18. Компания использует Fab 18 для производства самых передовых чипов на своих производственных узлах N5 и N3. Как только Fab 18 будет оснащена производственными инструментами, это значительно расширит производственные возможности TSMC.