台积电上周宣布,该公司将于今年晚些时候开始大批量生产其 N3P 制造工艺,这将是该公司一段时间内最先进的节点。明年的情况将变得更加有趣,因为台积电将拥有两种工艺技术,当它们在 2025 年下半年进入大批量生产(HVM)时,实际上可能会产生内部的相互竞争。
*台积电公布的芯片密度反映了由 50% 逻辑、30% SRAM 和 20% 模拟组成的"混合"芯片密度。
**面积相同。
***速度相同。
生产节点包括 N3X(3 纳米级,注重极高性能)和 N2(2 纳米级)。台积电表示,与 N3P 相比,N3X 芯片通过将 Vdd 从 1.0V 降至 0.9V,可在相同频率下将功耗降低 7%,在相同面积下将性能提高 5%,或在相同频率下将晶体管密度提高约 10%。同时,与前代产品相比,N3X 的主要优势在于其 1.2V 的最高电压,这对于桌面或数据中心 GPU 等超高性能应用非常重要。
台积电的 N2 将是台积电首个使用全栅极(GAA)纳米片晶体管的生产节点,这将显著提高其性能、功耗和面积(PPA)特性。与 N3E 相比,在 N3 上生产的半导体可将功耗降低 25% - 30%(在晶体管数量和频率相同的情况下),将性能提高 10% - 15%(在晶体管数量和功耗相同的情况下),并将晶体管密度提高 15%(在速度和功耗相同的情况下)。
就功耗和晶体管密度而言,N2 肯定是台积电无可争议的冠军,但就性能而言,特别是在高电压下,N3X 有可能向其发起挑战。对于许多客户来说,N3X 还将因使用成熟的 FinFET 晶体管而受益,因此在 2025 年下半年,N2 不会自动成为台积电最好的节点。
2026: N2P 和 A16
下一年,台积电将再次推出两个节点,分别针对大致相同的智能手机和高性能计算应用:N2P(性能增强型 2 纳米级)和 A16(具有背面功率传输功能的 1.6 纳米级)。
与最初的 N2 相比,N2P 的功耗有望降低 5%-10%(速度和晶体管数量相同),性能提升 5%-10%(功耗和晶体管数量相同)。同时,与 N2P 相比,A16 的功耗最多可降低 20%(速度和晶体管数相同),性能最多可提高 10%(功耗和晶体管数相同),晶体管密度最多可提高 10%。
考虑到 A16 具有增强的背面功率传输网络,它很可能成为注重性能的芯片设计人员的首选节点。当然,由于背面功率传输需要额外的工艺步骤,因此使用 A16 的成本会更高。