TSMC apresenta o novo nó “FinFlex” de 3 nm com opções personalizadas para se adequar a cada aplicação

A TSMC, ou Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, é a fabricante de semicondutores mais valiosa do mundo e está a caminho de se tornar a maior em seu setor. Desde a fundação da empresa, houve apenas um crescimento constante, uma tendência que aumentou dramaticamente nos últimos anos.

De muitas maneiras, a TSMC é a única fabricante no mundo capaz de produzir os chips de ponta usados ​​nos processadores, GPUs, MacBooks, iPhones e muito mais de hoje. A empresa fornece seus semicondutores para grandes empresas de tecnologia, incluindo AMD, NVIDIA e Apple. 

O principal produto atual da TSMC é o nó FinFET de 5 nm. No momento, a Apple mencionada é o único cliente TSMC que usa nós de 5 nm em seus chips M1 e M2. No entanto, os relatórios sugerem que os SoCs M2 Pro e M2 Max da empresa podem realmente ser fabricados em um nó de 3 nm. E hoje a TSMC anunciou oficialmente.

TSMC 3 nm “Finflex”

Apenas dois anos após o lançamento do FinFET de 5 nm, a TSMC acaba de anunciar seu nó de processo de 3 nm de próxima geração, e há uma nuance interessante nele. A empresa planeja oferecer diferentes variantes de seu nó de 3 nm com foco em casos de uso específicos, como maior eficiência ou desempenho máximo. 

Você vê, nem todos os dispositivos que usam um nó TSMC de 3 nm o usarão para o mesmo pino. Em alguns casos, a prioridade é extrair o último pedaço de desempenho puro do chip, enquanto alguns clientes procuram maximizar a eficiência. E, é claro, alguns escolherão a melhor das duas abordagens para alcançar o equilíbrio de ambas.

Seja como for, uma coisa permanece a mesma em todos esses cenários – isso é uma troca. Um único design não pode fornecer soluções para todos os problemas que surgem e, portanto, várias variações do mesmo design, cada uma adaptada a um caso de uso específico. 

A TSMC o chama de “FinFlex”, então o nome completo do produto é tecnicamente 3nm FinFlex. Basicamente, é um pequeno menu de diferentes processadores de 3nm que o cliente pode escolher de acordo com suas preferências. Sob o capô, a empresa consegue isso oferecendo diferentes números de aletas por transistor em diferentes opções de processo.

No total, o TSMC apresentou quatro opções. Primeiro, há a versão original e básica do nó, seguida por três variantes. Um deles é feito para maior eficiência, um para maior desempenho e outro para o maior tamanho de matriz. A TSMC os chama de 3-2 FIN, 2-2 FIN e 2-1 FIN, respectivamente, no entanto, seus nomes reais são ligeiramente diferentes.

Como você pode ver no gráfico acima, o 3-2 FIN é otimizado para o melhor desempenho possível, mas também é o menos eficiente do grupo. Pelo contrário, 2-1 FIN coloca a máxima importância em garantir a máxima eficiência. Finalmente, 2-2 FIN é quase como um equilíbrio entre os dois com pequenas melhorias em todos os aspectos. 

Assim, em geral, o processo padrão de 3 nm será chamado de “N3”, o orientado para a eficiência será “N3E”, a variante orientada para o desempenho será “N3P” e a variante final balanceada, que será ideal para fazer o maior tamanhos de matrizes. , é chamado de “N3X”.

O que traz para a mesa

Curiosamente, a TSMC diz que os clientes também não estão presos a apenas uma dessas opções, em vez disso, eles podem misturar e combinar arestas para personalizar o nó de acordo com sua preferência para uso no mesmo molde. Um bom exemplo disso é como a Intel está usando a nova arquitetura de núcleo híbrido big.LITTLE para seus novos processadores. Nesse design, o nó N3P (desempenho) pode ser usado para núcleos grandes e o nó N3E (eficiência) para núcleos pequenos.

Este é um movimento muito intrigante do TSMC. De forma alguma esta é a primeira tentativa da empresa em nós de tecnologia personalizada, mas este nível de excelência nunca foi visto antes em equipamentos de ponta. Ultimamente, a empresa tem oferecido um nó de 6 nm que era realmente apenas uma versão melhorada do 7 nm e havia planos para fazer coisas semelhantes com a atualização de 5 nm para 4 nm. 

Além disso. o nó de 16nm aprimorado da empresa é rotulado como 12nm, o que significa que o comprimento real da porta do transistor não corresponde mais ao nome do produto. O mais próximo que o TSMC já chegou de suas novas ofertas de 3 nm é com seu antigo nó de processo de 28 nm, do qual a empresa fez várias variações, cada uma ajustada especificamente para casos de uso específicos. 

Diz-se que a TSMC iniciará a produção em seu processo de 3 nm em apenas algumas semanas, no segundo semestre de 2022. Dito isto, veremos isso sendo usado em produtos reais em 2023, na melhor das hipóteses. E pode apostar que a Apple será a primeira a adotá-lo. De fato, a TSMC dedicará todo o lançamento inicial de seus nós de processo de 3nm exclusivamente à Apple.

Isso não ocorre porque a Apple e a TSMC fizeram um acordo injusto e anticompetitivo juntos (espero), mas na verdade porque nenhum dos outros clientes em potencial está interessado no processo de 3 nm no momento. AMD, NVIDIA e Intel são provavelmente os únicos clientes que pensam em atualizar para 3nm, e estão todos reservados no momento.

A próxima geração de produtos AMD e NVIDIA, incluindo GPUs GeForce RTX série 40, bem como CPUs Ryzen 7000 e GPUs RDNA 3, usarão processos de 5 nm. A Intel contará com sua própria produção de seus processadores. No entanto, há rumores de que a empresa pode estar interessada em usar os novos nós de bloco de GPU de 3 nm em seus próximos processadores Meteor Lake, mas eles também devem chegar em 2023-2024.

3nm ainda está longe

Portanto, ninguém está com pressa para um trem de 3 nanômetros, exceto talvez a Apple. Independentemente disso, a TSMC tem um verdadeiro vencedor com sua nova estratégia FinFlex. Ao oferecer diferentes variantes do mesmo nó de processo, a empresa, de fato, atrai o maior número possível de clientes. A perspectiva de personalizar o hardware para qualquer caso de uso específico acabará por diferenciar o processo de 3 nm do restante dos nós no mercado.

Falando em outros nós, o único concorrente da TSMC à frente parece ser a Intel, que também está pronta para alcançar “liderança indiscutível” no setor de silicone até 2025. Em apenas alguns anos, por volta de 2025, a Blue Team eliminará os FinFETs em favor dos transistores RibbonFET em um processo de 20 amp que presumivelmente revolucionará os chips da Intel. 

Na mesma época, o N3X, a versão mais poderosa da tecnologia FinFlex, também se espalhará na mesma época, e então a verdadeira batalha começará. Apesar de ser rosas e elevações no momento, uma guerra silenciosa está se formando entre a Intel e a TSMC, e com os semicondutores provando ser tão importantes quanto são, parece que não haverá perdedores nesta batalha.