Till slutet av året går TSMC:s nästa spjutspetsteknik in i storskalig produktion, inom industrin kallat high-volume manufacturing (HVM). Det handlar om 3 nanometer eller N3, vilken tar vid efter 5 nanometer (N5) som gick in i storskalig produktion våren 2020. I praktiken innebär detta att de första kommersiella produkterna att bygga på kretsar tillverkade på 3 nanometer är att vänta till början av år 2023.
Our N2 development is on track, including new transistor structure and progressing to our expectation. All I want to say is that yes, it is the end of 2024 you will enter the risk production. In 2025 it will be in production, probably close to the second half, or you know in the end of 2025. That’s our schedule.
C.C. Wei, VD på TSMC
Med långa ledtider är arbetet föga förvånande i full gång med efterträdaren 2 nanometer (N2), vars status hitintills varit oklar. För första gången går TSMC:s VD C.C. Wei in på tidsplanen för tekniken och när den är tänkt att sjösättas. Till slutet av 2024 går den in i så kallad riskproduktion, det steg då tillverkningsprocessen anses färdig och testas skarpt. Om schemat håller går 2 nanometer därefter in i storskalig produktion till 2025 års andra hälft, vilket i sådana fall skulle betyda att kunder får sina första kretsar runt årsskiftet eller i början av 2026.
TSMC har traditionellt släppt en ny tillverkningsprocess vartannat år, men har nu börjat sakta in till följd av att fysikens lagar gör det allt svårare att krympa transistorer. Om TSMC:s schema för 2 nanometer håller går tekniken in i produktion och blir tillgänglig i produkter först tre år efter nära förestående 3 nanometer.
Utöver högre transistortäthet blir 2 nanometer TSMC:s första att använda en ny design för själva transistorerna. År 2012 introducerade Intel Fin Field Effect Transistor (FinFET), något TSMC följde efter med 2015, där själva kanalen höjdes upp till ”fenor” för bättre kontroll av drivströmmen. Med 2 nanometer tar TSMC klivet över till Gate-All-Around Field-Effect Transistor (GAAFET), där kanalerna lyfts upp och helt omgärdas av transistorgrinden.
Med GAAFET levereras ytterligare fördelar sett till prestanda och energieffektivitet, men även transistordensitet. Med FinFET är det möjligt att öka prestandan i transistorer genom att addera fler kanaler/fenor på bredden, medan det med GAAFET är möjligt att åstadkomma samma sak genom att addera fler kanaler på höjden utan att göra själva transistorn bredare och därmed även den slutgiltiga kretsen större.
Att TSMC introducerar GAAFET först med 2 nanometer innebär eventuellt att bolaget blir trea på bollen. Inom kort går Samsung in i produktion med sin 3-nanometersteknik, där paradnumret är just transistorer av typen GAAFET. Här ska dock tilläggas att Samsungs teknik är mindre transistortät än TSMC:s kommande dito. Att vara tidigt ute tycks enligt uppgifter även ha ett pris i form av bedrövlig yield, andelen fungerande färdigställda kretsar.
Under 2024 års första hälft ska Intel introducera tekniken Intel 20A (2 nanometer) med vilken bolaget under marknadsföringsnamnet RibbonFET introducerar GAAFET. Redan ett halvår senare beräknas den förbättrade varianten Intel 18A (1,8 nanometer), som blir tillgänglig för bolagets kunder. Bland annat Qualcomm och Amazon har öppet uttryckt intresse för Intel 18A.
We expect our N2 […] to be the best technology, maturity, performance, and cost for our customers. We are confident that N2 will continue our technology leadership to support our customer growth
C.C. Wei, VD på TSMC
Att TSMC väntas bli sist ut med den nya transistortypen tar VD:n C.C. Wei med ro, med utfästelser om att deras 2-nanometersteknik blir den ”bästa” sett till mognadsgrad, prestanda och kostnad för sina kunder.
