Un nuevo informe de Anandtech muestra como TSMC está aumentando significativamente su presupuesto para avanzar en capacidades de fabricación I+D. La empresa planea inversiones de hasta 100 mil millones de dólares. Además, vemos una actualización de los próximos nodos de la compañía.
N5 rinde mejor de lo esperado
En primer lugar, N5 está ganando clientes y se espera que represente alrededor del 20% de los ingresos en obleas de TSMC en 2021. N5 ya se encuentra en su segundo año de producción y, según TSMC, los rendimientos son mejores de lo esperado originalmente. La capacidad de producción se ampliará y pronto la empresa lanzará su nodo N5P, que promete frecuencias un 5% más altas con un consumo de energía un 10% menor.
En el informe de China Renaissance vemos algunas comparaciones con los nodos ofrecidos por los competidores:
No es de extrañar que el N5 de TSMC esté ganando cuota de mercado entre los que adoptan tecnologías de vanguardia. Los analistas de China Renaissance estiman que el N5 de TSMC presenta una densidad de transistores de alrededor de 170 millones de transistores por milímetro cuadrado (MTr/mm2), que, si es precisa, la convierte en la tecnología más densa disponible en la actualidad. Por el contrario, el 5LPE de Foundry de Samsung puede presumir de aproximadamente 125 MTr/mm2 ~ 130 MTr/mm2, mientras que el de 10 nm de Intel presenta una densidad de aproximadamente 100 MTr/mm2.
Producción en masa de N4 el próximo año
A continuación, tenemos N4. Esta es una versión mejorada de N5. Se espera que el nodo de 4nm entre en producción de riesgo a finales de este año, y se espera una producción en masa en 2022.
Esta tecnología está configurada para proporcionar más ventajas de PPA (potencia, rendimiento, área) sobre N5, pero mantiene las mismas reglas de diseño, infraestructura de diseño, programas de simulación SPICE e IP. Mientras tanto, dado que N4 amplía aún más el uso de las herramientas de litografía EUV, también reduce el recuento de máscaras, los pasos del proceso, los riesgos y los costos.
«N4 aprovechará la sólida base de N5 para ampliar aún más nuestra familia de 5 nm», dijo el Sr. Wei. «N4 es una migración sencilla de N5 con reglas de diseño compatibles, al tiempo que proporciona mayor rendimiento, potencia y mejora de densidad para la próxima ola de productos de 5 nanómetros. La producción de riesgo de N4 está prevista para la segunda mitad de este año y la producción en volumen en 2022».
N3 también en 2022
Además de N4, TSMC también lanzará su nuevo nodo de proceso N3 en 2022. Esta nueva tecnología se quedará con los transistores FinFET y promete un rendimiento entre un 10 y un 15% más alto, o un consumo de energía entre un 25 y un 30% más bajo. La densidad del transistor aumentará en un factor de 1.1 a 1.7 veces dependiendo de las estructuras (1.1X para analógico, 1.2X para SRAM, 1.7X para lógica).
N3 seguirá usando litografía DUV pero adoptará EUV para más capas. Se espera la producción en masa de chips de 3 nm en la segunda mitad de 2022.
«N3 será otro paso de nodo completo de nuestro N5 y utilizará la estructura del transistor FinFET para ofrecer la mejor madurez tecnológica, rendimiento y costo para nuestros clientes», dijo el Sr. Wei. «Nuestro desarrollo de la tecnología N3 está bien encaminado. Seguimos viendo un nivel mucho más alto de participación del cliente para las aplicaciones de HPC y teléfonos inteligentes en N3 en comparación con N5 y N7».
N2 y más allá
Los nodos futuros utilizarán FET de puerta completa (GAAFET), esta técnica puede introducirse con el nodo N2. Esto es un poco más en el futuro, pero TSMC dice que el proceso de 2nm ya está funcionando bien:
«Para la lógica CMOS avanzada, los nodos CMOS de 3nm y 2nm de TSMC están progresando muy bien a través de la pipeline», dijo la compañía en su informe anual. «Además, el trabajo de investigación y desarrollo exploratorio reforzado de TSMC se centra en el nodo más allá de 2 nm y en áreas como transistores 3D, nueva memoria e interconexión de baja R, que están en camino de establecer una base sólida para alimentar muchas plataformas tecnológicas.»
