TSMC si concentra su potenza ed efficienza con il nuovo nodo a 2 nm

La Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) ha appena presentato ufficialmente il suo nodo a 2 nm, soprannominato N2. Previsto per il rilascio nel 2025, il nuovo processo introdurrà una nuova tecnologia di produzione.

Secondo il teaser di TSMC, il processo a 2 nm fornirà un aumento delle prestazioni pure rispetto al suo predecessore o, se utilizzato agli stessi livelli di potenza, sarà molto più efficiente dal punto di vista energetico.

TSMC

TSMC ha parlato a lungo della nuova tecnologia 2N, spiegando il funzionamento interno della sua architettura. Il 2N sarà il primo nodo di TSMC a utilizzare i transistor a effetto di campo (GAAFET) gate-all-around e aumenterà la densità del chip sul nodo N3E di 1,1 volte. Prima che il 2N venga mai rilasciato, TSMC lancerà chip a 3 nm, che sono stati anche presi in giro al TSMC Technology Symposium del 2022.

Il nodo a 3 nm arriverà in cinque livelli diversi e, con ogni nuova versione, il numero di transistor aumenterà, aumentando quindi le prestazioni e l’efficienza del chip. A partire dall’N3, TSMC rilascerà in seguito N3E (Enhanced), N3P (Performance Enhanced), N3S (Density Enhanced) e, infine, N3X “Ultra-High Performance”. Si dice che i primi chip a 3 nm verranno lanciati nella seconda metà di quest’anno.

Mentre il processo a 3 nm è più vicino a noi in termini di data di lancio, è il 2 nm a essere leggermente più interessante, anche se mancano ancora un paio d’anni. L’obiettivo di TSMC con il nodo a 2 nm sembra essere chiaro: aumentare le prestazioni per watt per consentire livelli più elevati di output ed efficienza. L’architettura nel suo insieme ha molto da consigliare. Prendiamo come esempio i transistor nanosheet GAA. Hanno canali circondati da cancelli su tutti i lati. Ciò ridurrà le perdite, ma i canali possono anche essere ampliati e ciò porta un aumento delle prestazioni. In alternativa, i canali possono essere ridotti per ottimizzare il costo dell’energia.

Sia l’N3 che l’N2 offriranno notevoli incrementi delle prestazioni rispetto all’attuale N5 e tutti daranno la possibilità di bilanciare il consumo energetico con le prestazioni per watt. Ad esempio (condiviso per la prima volta da Tom’s Hardware), confrontando l’N3 con l’N5 si ottiene un guadagno fino al 15% in termini di prestazioni grezze e una riduzione della potenza fino al 30% se utilizzato alla stessa frequenza. L’N3E porterà quei numeri ancora oltre, rispettivamente fino al 18% e al 34%.

Il wafer di TSMC.
TSMC

Ora, l’N2 è dove le cose iniziano a farsi eccitanti. Possiamo aspettarci di vedere un aumento delle prestazioni fino al 15% se utilizzato allo stesso assorbimento di potenza del nodo N3E, e se la frequenza viene ridotta ai livelli forniti dall’N3E, l’N2 fornirà una potenza fino al 30% inferiore consumo.

Dove verrà utilizzato l’N2? Probabilmente troverà la sua strada in tutti i tipi di chip, che vanno dai system-on-a-chip (SoC) mobili, alle schede grafiche avanzate e ai processori altrettanto avanzati. TSMC ha affermato che una delle caratteristiche del processo a 2 nm è “l’integrazione del chiplet”. Ciò implica che molti produttori potrebbero utilizzare l’N2 per utilizzare pacchetti multi-chiplet per aggiungere ancora più potenza ai loro chip.

I nodi di processo più piccoli non sono mai una cosa negativa. L’N2, una volta arrivato, fornirà prestazioni elevate a tutti i tipi di hardware, comprese le migliori CPU e GPU, ottimizzando al contempo il consumo energetico e le termiche. Tuttavia, finché ciò non accadrà, dovremo aspettare. TSMC non avvierà la produzione di massa fino al 2025, quindi, realisticamente, è improbabile che i dispositivi basati su 2nm entreranno nel mercato prima del 2026.

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