TSMC představuje zcela nový 3nm uzel „FinFlex“ s vlastními možnostmi pro každou aplikaci

TSMC neboli Taiwan Semiconductor Manufacturing Company je nejcennějším výrobcem polovodičů na světě a je na cestě stát se největším ve svém oboru. Od založení společnosti došlo pouze k trvalému růstu, tento trend se v posledních několika letech dramaticky zvýšil.

V mnoha ohledech je TSMC jediným výrobcem na světě, který je schopen vyrábět špičkové čipy používané v dnešních procesorech, GPU, MacBookech, iPhonech a dalších. Společnost dodává své polovodiče významným technologickým společnostem včetně AMD, NVIDIA a Apple. 

Aktuální vlajkovou lodí TSMC je 5nm FinFET uzel. Právě nyní je zmíněný Apple jediným zákazníkem TSMC, který používá 5nm uzly ve svých čipech M1 a M2. Zprávy však naznačují, že M2 Pro a M2 Max SoC společnosti mohou být ve skutečnosti vyráběny na 3nm uzlu. A dnes to TSMC oficiálně oznámilo.

TSMC 3 nm „Finflex“

Pouhé dva roky po spuštění 5nm FinFET společnost TSMC právě oznámila svůj 3nm procesní uzel nové generace a je v něm zajímavá nuance. Společnost plánuje nabízet různé varianty svého 3nm uzlu zaměřené na konkrétní případy použití, jako je vyšší účinnost nebo maximální výkon. 

Ilustrace konfigurace 3-2 FIN podporované N3 s FinFlex | TSMS

Vidíte, ne každé zařízení používající 3nm uzel TSMC jej použije pro stejný pin. V některých případech je prioritou vymáčknout z čipu poslední kousek čistého výkonu, zatímco někteří zákazníci se snaží maximalizovat efektivitu. A samozřejmě si někteří zvolí ten lepší z obou přístupů, aby dosáhli rovnováhy obou.

Ať je to jak chce, jedna věc zůstává ve všech těchto scénářích stejná – jde o kompromis. Jediný design nemůže poskytnout řešení pro každý problém, který se objeví, a proto více variant stejného designu, z nichž každá je přizpůsobena konkrétnímu případu použití. 

TSMC to nazývá „FinFlex“, takže úplný název produktu je technicky 3nm FinFlex. V podstatě jde o malou nabídku různých 3nm procesorů, které si zákazník může vybrat podle svých preferencí. Pod kapotou toho společnost dosahuje tím, že nabízí různé počty žeber na tranzistor v různých možnostech zpracování.

Celkem TSMC přišlo se čtyřmi možnostmi. Nejprve je tu původní, základní verze uzlu, následují tři varianty. Jeden z nich je vyroben pro vyšší účinnost, jeden pro vyšší výkon a jeden pro největší velikost matrice. TSMC je nazývá 3-2 FIN, 2-2 FIN a 2-1 FIN, avšak jejich skutečné názvy se mírně liší.

3nm FinFlex varianty s jedinečnými vlastnostmi | TSMS

Jak můžete vidět v grafu výše, 3-2 FIN je optimalizováno pro nejvyšší možný výkon, ale je také nejméně efektivní ze všech. Naopak, 2-1 FIN klade nejvyšší důraz na zajištění maximální účinnosti. Konečně, 2-2 FIN je téměř jako rovnováha mezi těmito dvěma s drobnými vylepšeními ve všech aspektech. 

Obecně se tedy standardní 3nm proces bude nazývat „N3“, ten orientovaný na efektivitu bude „N3E“, varianta orientovaná na výkon bude „N3P“ a finální vyvážená varianta, která bude ideální pro výrobu těch největších velikosti matric., nazývá se „N3X“.

Co to přináší na stůl

Zajímavé je, že TSMC říká, že zákazníci také nejsou vázáni pouze na jednu z těchto možností, místo toho mohou kombinovat hrany a přizpůsobit uzel podle svých preferencí pro použití na stejné kostce. Dobrým příkladem toho je, jak Intel používá novou architekturu hybridního jádra big.LITTLE pro své nové procesory. V tomto provedení lze pro velká jádra použít uzel N3P (výkon) a pro malá jádra uzel N3E (účinnost).

Ukázka toho, jak technologie FinFlex umožňuje výrobcům používat různá žebra na stejné matrici | TSMS

Toto je velmi zajímavý krok od TSMC. V žádném případě se nejedná o první pokus společnosti o zákaznické technologické uzly, ale tato úroveň dokonalosti nebyla u takového špičkového vybavení nikdy předtím k vidění. V poslední době společnost nabízí 6nm uzel, který byl ve skutečnosti jen vylepšenou verzí 7nm a existují plány udělat podobné věci s 5nm upgradem na 4nm. 

Dále. vylepšený 16nm uzel společnosti je označen 12nm, což znamená, že skutečná délka brány tranzistoru již neodpovídá názvu produktu. Nejblíže TSMC, které kdy přišlo ke svým novým 3nm nabídkám, je se svým starým 28nm procesním uzlem, z něhož společnost vytvořila několik variant, z nichž každá byla vyladěna speciálně pro konkrétní případy použití. 

TSMC prý zahájí výrobu svého 3nm procesu během několika krátkých týdnů, v druhé polovině roku 2022. Jak již bylo řečeno, uvidíme jeho použití ve skutečných produktech v nejlepším případě v roce 2023. A můžete se vsadit, že Apple bude první, kdo ji adoptuje. Ve skutečnosti bude TSMC věnovat celé počáteční spuštění svých 3nm procesních uzlů výhradně společnosti Apple.

Není to proto, že by Apple a TSMC společně uzavřely neférovou a protikonkurenční dohodu (doufejme), ale ve skutečnosti proto, že žádný z dalších potenciálních zákazníků se o 3nm proces právě teď nezajímá. AMD, NVIDIA a Intel jsou pravděpodobně jediní zákazníci, kteří uvažují o upgradu na 3nm, a všichni jsou právě teď zarezervováni.

Příští generace produktů AMD a NVIDIA, včetně GPU GeForce RTX řady 40, stejně jako CPU Ryzen 7000 a GPU RDNA 3, bude místo toho používat 5nm procesy. Intel se bude spoléhat na vlastní výrobu svých procesorů. Existují však zvěsti, že společnost může mít zájem o použití nových 3nm uzlů GPU ve svých nadcházejících procesorech Meteor Lake, ale ty by měly také dorazit v letech 2023-2024.

3nm je ještě daleko

Na 3nanometrový vlak tedy nikdo nespěchá, snad kromě Applu. Bez ohledu na to má TSMC se svou novou strategií FinFlex skutečného vítěze. Nabízením různých variant stejného procesního uzlu společnost ve skutečnosti přitahuje co nejvíce zákazníků. Vyhlídka na přizpůsobení hardwaru pro jakýkoli konkrétní případ použití nakonec odliší 3nm proces od ostatních uzlů na trhu.

Když už mluvíme o dalších uzlech, zdá se, že jediným konkurentem TSMC před námi je Intel, který je rovněž připraven dosáhnout do roku 2025 „nesporného vedení“ v sektoru silikonů. Během několika let, kolem roku 2025, bude Blue Team postupně vyřazovat FinFETy ve prospěch tranzistorů RibbonFET na 20ampérovém procesu, který pravděpodobně způsobí revoluci v čipech pro Intel. 

Plán technologického uzlu Intel naznačuje, že konečným cílem je 20A | Intel

Zhruba ve stejnou dobu se ve stejnou dobu rozšíří také N3X, nejvýkonnější verze technologie FinFlex, a pak začne skutečná bitva. Navzdory tomu, že jsou to právě teď růže a vyvýšeniny, mezi Intelem a TSMC se schyluje k tiché válce, a protože se polovodiče ukazují jako stejně důležité jako ony, vypadá to, že v této bitvě nebudou žádní poražení.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.