TSMC a 5nm proces: až o 87% více tranzistorů oproti 7 nm

Server Wikichip využil několik oficiálních zdrojů, které ovšem ještě stále neuvádějí některé klíčové informace, jako třeba přesné rozměry tranzistorových struktur, ale aspoň se dozvídáme jeden hlavní zastřešující údaj. Jde o počet 171,3 MTr/mm², čili přes 171 milionů tranzistorů na milimetr čtverečný, což si lze jednak už těžko představit a pak se přímo od TSMC dozvídáme,  že to znamená 1,87násobnou hustotu oproti dnes široce využívanému procesu N7. 

 

Pro představu, kdybychom tu měli teoretický die-shrink 16nm čipu GP102 (GTX 1080 Ti, TITAN X) právě s využitím 5nm procesu, pak takový čip by se mohl svou velikostí přiblížit low-endovému GP108 na grafice GeForce GT 1030 (byl by jen o cca 10 procent větší). Ale to je pouze založeno na udávané tranzistorové hustotě, realita může být jiná. 

 

 

Tchaj-wan zůstává koronavirem stále relativně nepostižen, takže také stále platí, že 5nm výroba v TSMC začne v dubnu a na tom se asi už nic nezmění. Bude tak spuštěna přesně dva roky po odstartování 7nm výroby.

 

 

TSMC N5 bude nasazen pro výrobu vysoce výkonných mobilních SoC a HPC (prozatím), a to konkrétně na EUV linkách ve Fab 18, čili v moderní GigaFab v Southern Taiwan Science Park.

 

Pro tranzistorovou hustotu tak platí až 1,84násobek oproti N7, ovšem pro analogové obvody jde o cca 1,2násobek a Geoffrey Yeap z TSMC nám dává už konkrétní představu pro "typické mobilní SoC". To se skládá ze 60 % z logických obvodů, 30 % tvoří SRAM a 10 % pak analogové I/O. V takovém případě by byl čip vyrobený pomocí N5 oproti N7 o 35 až 40 % menší. A pokud jde o výkon a spotřebu, při stejném výkonu může jít právě spotřeba dolů o cca 30 %, anebo výkon nahoru o 15 % při stejné spotřebě. 

 

TSMC také zdůrazňuje již rozsáhlé využití technologie EUV oproti klasické DUV. Jak dobře víme, EUV v případě 7nm procesů odstartovalo pomalu a opatrně. Klasický N7 nevyužívá EUV vůbec, na to tu je jeho speciální verze N7+ a i ta potřebuje EUV jen pro menší počet vrstev. Navíc jde o "sirotka", čili proces bez přímého předchůdce i následovníků, zatímco N5 jednak už bude více využívat EUV a pak jde o proces navazující na N7.

 

 

Firma už také ukázala graf, dle nějž se v rámci N5 použije méně masek než při výrobě dnešním N7, což je skutečně zásadní zvrat. Vychází se ze 16nm (nebo i 14nm) procesu, oproti němuž by N5 měl bez EUV využít 1,9násobný počet masek. Ve skutečnosti jich bude jen 1,35x více. Dle reálných počtů je to 60 masek pro 16/14nm, takže 81 masek pro N5 s EUV a 115 pro teoretický N5 bez EUV. 

 

To bude mít pochopitelný vliv jak na složitost a náročnost výroby, ale také na celkové náklady. Technologie EUV tak opravdu dorazila právě včas na to, aby už přesluhující DUV a nutný multipatterning nezpůsobil neúměrný růst cen vyráběných čipů, respektive v to můžeme doufat, ostatně právě stojíme na začátku EUV éry.