- 2022-06-30 13:50:42 152
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臺(tái)積電計(jì)劃2025年實(shí)現(xiàn)N2環(huán)柵場效應(yīng)晶體管芯片量產(chǎn)
導(dǎo)讀:作為一個(gè)全新的平臺(tái),臺(tái)積電 N2 節(jié)點(diǎn)將結(jié)合 GAAFET 納米片晶體管和背面供電工藝、并運(yùn)用廣泛的極紫外光刻(EUV)技術(shù)。
臺(tái)積電剛剛在 2022 技術(shù)研討會(huì)期間披露了 N2 工藝的一些技術(shù)細(xì)節(jié),預(yù)計(jì)可在 2025 年的某個(gè)時(shí)候投入 2nm 級全柵場效應(yīng)晶體管(GAAFET)的生產(chǎn)。屆時(shí)新節(jié)點(diǎn)將使得芯片設(shè)計(jì)人員能夠顯著降低其芯片功耗,但頻率和晶體管密度的改進(jìn)似乎不太明顯。
作為一個(gè)全新的平臺(tái),臺(tái)積電 N2 節(jié)點(diǎn)將結(jié)合 GAAFET 納米片晶體管和背面供電工藝、并運(yùn)用廣泛的極紫外光刻(EUV)技術(shù)。
● 新型環(huán)柵晶體管(GAAFET)結(jié)構(gòu)具有廣為人知的諸多優(yōu)勢,比如極大地改善漏電(當(dāng)前柵極圍繞溝道的所有四條邊),并可通過調(diào)節(jié)溝道寬度以提升性能、或降低芯片功耗。
● 至于背面供電,其能夠?yàn)榫w管帶來更好的能量輸送(提升性能 / 降低功耗),是應(yīng)對 BEOL 后端電阻增加問題的一個(gè)出色解決方案。
功能特性方面,臺(tái)積電 N2 看起來也是一項(xiàng)非常有前途的技術(shù)。官方宣稱可讓芯片設(shè)計(jì)人員在相同功率 / 晶體管數(shù)量下,將性能提升 10~15% 。
或在相同頻率 / 復(fù)雜度下,將功耗降低 25~30% 。同時(shí)與 N3E 節(jié)點(diǎn)相比,N2 節(jié)點(diǎn)可讓芯片密度增加 1.1 倍以上。
不過需要指出的是,臺(tái)積電公布的“芯片密度”參數(shù),綜合考慮了 50% 的邏輯、30% 的 SRAM、以及 20% 的模擬組件。
遺憾的是,N2 相較于 N3E 的芯片密度提升(反映晶體管密度的增益)僅為 10% 。不過從 N3 到 N3E 的演進(jìn)來看,那時(shí)的晶體管密度提升就已經(jīng)不太鼓舞人心了。
換言之,現(xiàn)如今的 SRAM 和模擬電路已經(jīng)遇到了發(fā)展瓶頸。對于 GPU 等嚴(yán)重依賴晶體管數(shù)量快速增長的應(yīng)用場景來說,三年大約 10% 的密度提升,也絕對不是個(gè)好消息。
此外在 N2 投產(chǎn)的同時(shí),臺(tái)積電也會(huì)同時(shí)擁有密度優(yōu)化的 N3S 節(jié)點(diǎn)??吹竭@家代工巨頭在兩種不同類型的工藝上齊頭并進(jìn),這樣的情景也是相當(dāng)罕見的。
如果一切順利,臺(tái)積電有望于 2024 下半年開啟 N2 工藝的風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn),并于 2025 下半年投入商用芯片的量產(chǎn)。
然后考慮到半導(dǎo)體的生產(chǎn)周期,預(yù)計(jì)首批搭載 N2 芯片的終端設(shè)備,要到 2025 年末、甚至 2026 年才會(huì)上市。
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