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TSMC lanza la producción de 3nm: un nodo largo para potenciar chips de borde

TSMC tuvo lugar el jueves una «Ceremonia de Expansión de Capacidad y Producción de Volumen» en su Fab 18 en el Parque Científico del Sur de Taiwán (STSP). Fab 18 es donde tiene lugar la producción de chips utilizando su tecnología de proceso N3 (clase 3nm). La fundición dice que los rendimientos de los chips de 3nm que está produciendo en masa son buenos y que su familia de tecnologías N3 servirá a sus clientes durante muchos años.

N3 en HVM

Según se informa, TSMC lanzó la fabricación de alto volumen (HVM) en su proceso de fabricación N3 a principios de septiembre. Ahora que se ha producido y probado el primer lote de chips, por lo que el anuncio oficial de producción en volumen generalmente está diseñado para mostrar que el proceso de clase de 3 nm de la fundición es bueno para la producción en masa y que los chips fabricados en él son «buenos». Para TSMC, N3 es una familia muy importante de tecnologías de proceso porque será el último nodo de propósito general de la fundición basado en transistores FinFET y un nodo que atenderá a sus clientes durante al menos 10 años. De hecho, TSMC afirma que N3 y sus sucesores se utilizarán para crear «productos con un valor de mercado de 1,5 billones de dólares dentro de los cinco años» de HVM.

En comparación con la tecnología de fabricación N5 de TSMC, el nodo de producción N3 de la empresa promete ofrecer una mejora del rendimiento del 10 % al 15 % (con la misma potencia y el mismo número de transistores), un menor consumo de energía entre un 25 % y un 30 % (con la misma frecuencia y complejidad), y aumentar la densidad lógica en aproximadamente 1,6 veces. El N3 apenas ofrece escalado de SRAM, ya que cuenta con un tamaño de celda de bits de SRAM de 0,0199 µm^², que es solo un 5 % más pequeño que la celda de bits de SRAM de 0,021 µm^² del N5.

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Deslizar para desplazarse horizontalmente Encabezado de celda – Columna 0 N3E frente a N5N3 frente a N5Velocidad mejorada con la misma potencia+18%+10% ~15%Reducción de potencia a la misma velocidad-34%-25%~-30%Densidad lógica1.7×1.6xpuesta en marcha HVMT2/T3 2023S2 2022

La primera iteración de los procesos de fabricación de clase de 3nm de TSMC, N3 también conocida como N3B, debe ser utilizada por los primeros usuarios solo para ciertas aplicaciones, ya que tendría una ventana de proceso bastante estrecha. Esto podría resultar en rendimientos más bajos para algunos diseños. De hecho, los medios informan que la mayoría de los clientes de TSMC ahora están haciendo cola para obtener la tecnología de fabricación N3E que mejora la ventana del proceso, aumenta el rendimiento y reduce aún más el consumo de energía, a expensas del tiempo de actividad de la escala de SRAM (es decir, menor densidad de transistores). Aparentemente, N3E tiene una celda de bits SRAM de 0.021 µm^², con poco o ningún cambio con respecto a N5. Esto significará tamaños de matriz más altos para diseños con uso intensivo de SRAM (la gran mayoría de CPU, GPU y SoC).

N3 ofrece a los diseñadores de chips FinFlex una poderosa forma de optimizar los tamaños de los chips y el rendimiento/consumo de energía de sus chips. FinFlex permite a los desarrolladores mezclar y combinar diferentes tipos de celdas estándar en un solo bloque para optimizar con precisión el rendimiento, el consumo de energía y el área, lo que será especialmente apreciado por los diseñadores de sistemas en chips complejos que tienden a aprovechar tanto el rendimiento del transistor como densidad de transistores

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TSMC

(Crédito de la imagen: TSMC)

Eventualmente, TSMC planea agregar más nodos a la familia N3. Las últimas versiones del proceso incluyen N3P, que promete un rendimiento mejorado, N3S diseñado para aumentar la densidad de transistores y N3X con voltajes mejorados y otras optimizaciones de rendimiento para aplicaciones como CPU.

Los clientes hacen fila para N3 a pesar de los altos costos

Se rumorea que prácticamente todos los clientes más grandes de TSMC, incluidos AMD, Apple, Broadcom, Intel, MediaTek, Nvidia y Qualcomm, están todos interesados ​​en usar los nodos N3 de TSMC, aunque es difícil saberlo cuando cada uno de estos diseñadores de chips se lanza a ello. . el carro de 3 nm de la fundición y con qué productos. Apple debería ser uno de los primeros clientes en adoptar el N3 de TSMC para uno de sus SoC premium, aunque no tenemos idea de qué SoC es. Mientras tanto, AMD tiene la intención de adoptar N3 para algunos de sus productos basados ​​en Zen 5 programados para 2024, mientras que Nvidia probablemente usará N3 para sus GPU basadas en la arquitectura Blackwell de próxima generación casi al mismo tiempo.

Pero usar el N3 de TSMC no será barato. Algunos informes indican que el fabricante de chips contratado podría cobrar hasta 20 000 dólares por oblea procesada con su tecnología de clase de 3 nm. Los precios de TSMC, por supuesto, dependen de muchos factores, como volúmenes, diseños y especificaciones, así que tome el número con cautela.

Mientras tanto, las cotizaciones altas significan que los diseñadores de chips sin fábrica pueden preferir reservar los nodos de borde de TSMC para productos de gama alta mientras construyen dispositivos más convencionales utilizando tecnología de fabricación comprobada. Por ejemplo, Apple utiliza el proceso de fabricación N4 (clase 4nm) de TSMC solo para su A16 Bionic, que alimenta su buque insignia iPhone 16 Pro. Por el contrario, el iPhone 14 que no es Pro de la compañía sigue dependiendo del SoC A15 de 2021, que se basa en la tecnología N5P de TSMC.

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Fab 18 Fase 8

Además de anunciar que su tecnología de proceso N3 ingresó a HVM, TSMC también realizó una ceremonia de finalización de su edificio Fab 18 fase 8. La compañía utiliza su Fab 18 para fabricar sus chips más avanzados en sus nodos de producción N5 y N3. Una vez que Fab 18 fase 8 esté equipada con herramientas de producción, aumentará en gran medida la capacidad de TSMC para. Sus procesos de fabricación de última generación.

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