Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. proporcionó varias actualizaciones importantes sobre sus próximas tecnologías de proceso en su Simposio de Tecnología de América del Norte 2024. A un alto nivel, TSMC Los planes de 2 nm se mantienen prácticamente sin cambios: la compañía está en camino de comenzar la producción en volumen de chips en su nodo GAAFET N2 de primera generación en la segunda mitad de 2025, y N2P sucederá a N2 a fines de 2026, aunque sin las capacidades de entrega de energía trasera anunciadas anteriormente. Mientras tanto, toda la familia N2 agregará la nueva capacidad NanoFlex de TSMC, que permite a los diseñadores de chips mezclar y combinar celdas de diferentes bibliotecas para optimizar el rendimiento, la potencia y el área (PPA).
Uno de los anuncios clave del evento es la tecnología NanoFlex de TSMC, que formará parte de la familia completa de nodos de producción N2 de la compañía (clase de 2 nm, N2, N2P, N2X). NanoFlex permitirá a los diseñadores de chips mezclar y combinar celdas de diferentes bibliotecas (alto rendimiento, bajo consumo, área eficiente) dentro del mismo diseño de bloque, lo que permitirá a los diseñadores ajustar sus diseños de chips para mejorar el rendimiento o reducir el consumo de energía.
El proceso de fabricación N3 contemporáneo de TSMC ya admite una capacidad similar llamada FinFlex, que también permite a los diseñadores utilizar celdas de diferentes bibliotecas. Pero dado que N2 se basa en transistores de nanohojas de puerta completa (GAAFET), NanoFlex le brinda a TSMC algunos controles adicionales: en primer lugar, TSMC puede optimizar el ancho del canal para rendimiento y potencia y luego construir celdas cortas (para área y eficiencia energética) o celdas altas ( para un rendimiento hasta un 15% mayor).
En cuanto al calendario, el N2 de TSMC entrará en producción de riesgo en 2025 y en fabricación de alto volumen (HVM) en la segunda mitad de 2025, por lo que parece que veremos chips N2 en dispositivos minoristas en 2026. N3E, TSMC espera que N2 aumente el rendimiento entre un 10% y un 15% con la misma potencia, o reduzca el consumo de energía entre un 25% y un 30% con la misma frecuencia y complejidad. En cuanto a la densidad de viruta, la fundición espera un aumento de densidad del 15%, lo que es un buen grado de escala según los estándares contemporáneos.
A N2 le seguirá N2P con rendimiento mejorado, así como N2X con voltaje mejorado en 2026. Aunque TSMC dijo una vez que N2P agregaría una red de suministro de energía trasera (BSPDN) en 2026, parece que este no será el caso y N2P utilizará circuitos de suministro de energía regulares. El motivo de esto no está claro, pero parece que la compañía decidió no agregar una característica costosa a N2P, sino reservarla para su nodo de próxima generación, que también estará disponible para los clientes a finales de 2026.
Todavía se espera que N2 presente una innovación importante relacionada con la energía: Condensadores de metal-aislante-metal (SHPMIM) de súper alto rendimiento, que se están agregando para mejorar la estabilidad del suministro de energía. El capacitor SHPMIM ofrece más del doble de la densidad de capacidad del capacitor de metal-aislante-metal (SHDMIM) de súper alta densidad existente de TSMC. Además, el nuevo condensador SHPMIM reduce la resistencia laminar (Rs en ohmios/cuadrado) y la resistencia vía (Rc) en un 50 % en comparación con su predecesor.
