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

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. 

Ilustração de uma configuração 3-2 FIN suportada pelo N3 com FinFlex | TSMS

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.

Variantes FinFlex de 3nm com recursos exclusivos | TSMS

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.

Uma ilustração de como a tecnologia FinFlex permite que os fabricantes usem nervuras diferentes na mesma matriz | TSMS

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. 

Roteiro do nó de tecnologia Intel sugerindo que 20A é o objetivo final | 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.

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