TSMCが3nmプロセスの拡張バージョン展開や2nmプロセスの製造技術を正式に発表、2nmプロセスの市場投入は2025年後半か

GIGAZINEとANANDTECHの記事である。英語だが後者の方が詳しく書かれている。


TSMCがN3プロセスを正式にロールアウトしたというものだ。結局当初予定していたGAAFETはN2まで持ち越しとなった。
最初のN3は今年中に量産され、2023年に顧客や市場に導入される見込みだ。時期から考えるとApple Aプロセッサーがそれになるのだろう。但し、特定のアプリケーションに最適化されており、限定されたユーザーに供給されるようだ。これは、結構調整に手間取っていると言われていたものだ。ノードのスケールと密度を手直してから歩留まりが急激に拡大したというのが、N3とそのあとに控えるN3Eとされる。

間もなく登場するN3Eと呼ばれるもう一つのノードは、高速向けの汎用プロセスになるようだ。N5と比較すると同じクロック周波数の仕様が同じ半導体なら34%の消費電力削減効果があるそうだ。そして、仕様が同じで電力消費量も同じなら、18%性能が上がるそうだ。即ち、クロック周波数を18%伸ばせるということを意味している。3GHzのプロセッサーなら3.54GHzまで上げられる計算である。5GHzなら5.9GHzまで上がる。逆に100Wで動作するN5半導体なら、N3Eでは66Wまで下がる。

実際にはクロック比が消費電力の低下34%に対して、18%しかないので、元が5GHzとかになると18%のクロック向上効果は得られない可能性がある。3GHz→3.54GHz辺りなら十分にありそうだ。これも2023年の半ばまでには市場で見られるようになるようだ。

その後、N3P(performanceだろう)、N3S(これだとScaleかな)、N3X(eXtendedかeXtremeだろう)とが投入される。( )の部分はあくまで推測だが、パフォーマンスはEの後継や派生となるもの。Sは集積度を高めたもので多分クロックは低めかつ大きくない製品だろう。Xは集大成としてより大規模で高速、高クロックを狙った物のようだ。これらが、2026年(25年中迄にリスク生産開始)に次のN2が登場するまでの間を支えることになる。

また、N3ではFinFlexという設計上で選択ソースが追加されるようだ。
ゲートトランジスタの種類を性能目的や電力目標確度に応じて設計に組み込むことが求められるようになり、それをやることでより最適なパフォーマンス、電力に向けていくことになるようだ。

尚、このN3 シリーズが1x nmから始まったFinFETでは最後のノードとなる。N2が出てからもN3は長く残る見込みである。そして、N2は少し時間が掛かるようだ。予定通りなら2025年にロールアウトし26年に製品として市場に出てくる見込みである。N3も当初よりは少し遅れているので、予定通りに行くかは現時点では分からない。

最後に、実はSamsung semiはGAA FETを3nmで導入しようともがいている。ただ、歩留まりが悪く今のところ立ち上げられる見通しは立っていない。そんな中で、開発断念も検討しているという噂も最近は出てきているので、既にTSMC一強時代に突入したと見て良い。そして、TSMCがどこかで次の世代投入に失敗すれば、進化は終わることになる。

これから2年ぐらいはまだ何とかなりそうだが(とは言っても、歩留まりが原価償却ラインを超えただけで、最終的にこれまで市場が求めていた数と同じだけ先端を供給できるかは分からない)、その先はTSMCのGAA次第である。

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