TSMC presenta il nuovissimo nodo “FinFlex” a 3 nm con opzioni personalizzate per adattarsi a ogni applicazione

TSMC, o Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, è il produttore di semiconduttori più prezioso al mondo e sta per diventare il più grande del suo settore. Dalla fondazione dell’azienda, c’è stata solo una crescita costante, una tendenza che è aumentata notevolmente negli ultimi anni.

In molti modi, TSMC è l’unico produttore al mondo in grado di produrre i chip all’avanguardia utilizzati nei processori, GPU, MacBook, iPhone e altro ancora di oggi. L’azienda fornisce i suoi semiconduttori alle principali società tecnologiche tra cui AMD, NVIDIA e Apple. 

L’attuale prodotto di punta di TSMC è il nodo FinFET a 5 nm. In questo momento, la summenzionata Apple è l’unico cliente TSMC che utilizza nodi a 5 nm nei suoi chip M1 e M2. Tuttavia, i rapporti suggeriscono che i SoC M2 Pro e M2 Max dell’azienda potrebbero effettivamente essere prodotti su un nodo a 3 nm. E oggi TSMC lo ha annunciato ufficialmente.

TSMC 3 nm “Finflex”

Solo due anni dopo il lancio di FinFET a 5 nm, TSMC ha appena annunciato il suo nodo di processo a 3 nm di prossima generazione e c’è una sfumatura interessante in esso. L’azienda prevede di offrire diverse varianti del suo nodo a 3 nm incentrate su casi d’uso specifici come una maggiore efficienza o massime prestazioni. 

Vedi, non tutti i dispositivi che utilizzano un nodo TSMC a 3 nm lo utilizzeranno per lo stesso pin. In alcuni casi, la priorità è spremere l’ultimo bit di prestazioni pure dal chip, mentre alcuni clienti cercano di massimizzare l’efficienza. E, naturalmente, alcuni sceglieranno il migliore dei due approcci per raggiungere un equilibrio di entrambi.

Comunque sia, una cosa rimane la stessa in tutti questi scenari: questo è un compromesso. Un singolo design non può fornire soluzioni a tutti i problemi che si presentano, e quindi più varianti dello stesso design, ciascuna adattata a un caso d’uso specifico. 

TSMC lo chiama “FinFlex”, quindi il nome completo del prodotto è tecnicamente 3nm FinFlex. Fondamentalmente, è un piccolo menu di diversi processori a 3 nm che il cliente può scegliere in base alle proprie preferenze. Sotto il cofano, l’azienda raggiunge questo obiettivo offrendo un numero diverso di alette per transistor in diverse opzioni di processo.

In totale, TSMC ha proposto quattro opzioni. Innanzitutto, c’è la versione base originale del nodo, seguita da tre varianti. Uno di questi è realizzato per una maggiore efficienza, uno per prestazioni più elevate e uno per le dimensioni dello stampo più grandi. TSMC li chiama rispettivamente 3-2 FIN, 2-2 FIN e 2-1 FIN, tuttavia i loro nomi effettivi sono leggermente diversi.

Come puoi vedere nel grafico sopra, 3-2 FIN è ottimizzato per le massime prestazioni possibili, ma è anche il meno efficiente del gruppo. Al contrario, 2-1 FIN attribuisce la massima importanza a garantire la massima efficienza. Infine, 2-2 FIN è quasi come un equilibrio tra i due con piccoli miglioramenti sotto ogni aspetto. 

Quindi, in generale, il processo standard a 3 nm sarà chiamato “N3”, quello orientato all’efficienza sarà “N3E”, la variante orientata alle prestazioni sarà “N3P” e la variante bilanciata finale, che sarà l’ideale per realizzare il più grande die size. , si chiama “N3X”.

Cosa porta in tavola

È interessante notare che TSMC afferma che i clienti non sono vincolati a una sola di queste opzioni, ma possono mescolare e abbinare i bordi per personalizzare il nodo in base alle proprie preferenze per l’uso sullo stesso dado. Un buon esempio di ciò è il modo in cui Intel sta utilizzando la nuova architettura core ibrida big.LITTLE per i suoi nuovi processori. In questo progetto, il nodo N3P (prestazioni) può essere utilizzato per core di grandi dimensioni e il nodo N3E (efficienza) per core piccoli.

Questa è una mossa molto intrigante di TSMC. Non è affatto il primo tentativo dell’azienda di realizzare nodi tecnologici personalizzati, ma questo livello di eccellenza non è mai stato visto prima su apparecchiature così all’avanguardia. Ultimamente la società ha offerto un nodo a 6 nm che era in realtà solo una versione migliorata del 7 nm e ci sono stati piani per fare cose simili con l’aggiornamento da 5 nm a 4 nm. 

Inoltre. il nodo a 16 nm migliorato dell’azienda è etichettato come 12 nm, il che significa che la lunghezza effettiva del gate del transistor non corrisponde più al nome del prodotto. La cosa più vicina che TSMC sia mai arrivata alle sue nuove offerte a 3 nm è con il suo vecchio nodo di processo a 28 nm, di cui l’azienda ha apportato più variazioni, ognuna ottimizzata specificamente per casi d’uso specifici. 

Si dice che TSMC avvii la produzione del suo processo a 3 nm in poche settimane, nella seconda metà del 2022. Detto questo, lo vedremo utilizzato nei prodotti reali nel migliore dei casi nel 2023. E puoi scommettere che Apple sarà la prima ad adottarlo. Infatti, TSMC dedicherà l’intero lancio iniziale dei suoi nodi di processo a 3 nm esclusivamente ad Apple.

Questo non perché Apple e TSMC abbiano raggiunto un accordo ingiusto e anticoncorrenziale insieme (si spera), ma in realtà perché nessuno degli altri potenziali clienti è interessato al processo a 3 nm in questo momento. AMD, NVIDIA e Intel sono probabilmente gli unici clienti che pensano di passare a 3 nm e sono tutti al completo in questo momento.

La prossima generazione di prodotti AMD e NVIDIA, comprese le GPU GeForce RTX serie 40, nonché le CPU Ryzen 7000 e le GPU RDNA 3, utilizzerà invece processi a 5 nm. Intel farà affidamento sulla propria produzione dei suoi processori. Tuttavia, ci sono voci secondo cui la società potrebbe essere interessata a utilizzare i nuovi nodi tile GPU a 3 nm nei suoi imminenti processori Meteor Lake, ma anche questi dovrebbero arrivare nel 2023-2024.

3nm è ancora lontano

Quindi nessuno ha fretta per un treno a 3 nanometri, tranne forse Apple. Indipendentemente da ciò, TSMC ha un vero vincitore con la sua nuova strategia FinFlex. Offrendo diverse varianti dello stesso nodo di processo, l’azienda, infatti, attrae quanti più clienti possibile. La prospettiva di personalizzare l’hardware per qualsiasi caso d’uso particolare alla fine distinguerà il processo a 3 nm dal resto dei nodi sul mercato.

Parlando di altri nodi, l’unico concorrente davanti a TSMC sembra essere Intel, anch’essa pronta a raggiungere la “leadership incontrastata” nel settore del silicone entro il 2025. Tra pochi anni, intorno al 2025, Blue Team eliminerà gradualmente i FinFET a favore dei transistor RibbonFET su un processo da 20 ampere che presumibilmente rivoluzionerà i chip per Intel. 

Più o meno nello stesso periodo, anche N3X, la versione più potente della tecnologia FinFlex, si diffonderà più o meno nello stesso periodo, e quindi inizierà la vera battaglia. Nonostante in questo momento siano rose e fiori, si sta preparando una guerra tranquilla tra Intel e TSMC e, con i semiconduttori che si stanno rivelando importanti quanto lo sono, sembra che non ci saranno perdenti in questa battaglia.