Performances extrêmes avec une fuite minimale

Lors de son symposium technologique 2023, TSMC a révélé quelques détails supplémentaires sur sa prochaine technologie N4X, conçue spécifiquement pour les applications de calcul haute performance (HPC). Ce nœud promet de permettre des performances ultra-élevées et d’améliorer l’efficacité tout en maintenant la compatibilité IP avec la technologie de processus N4P (classe 4 nm).

“N4X établit vraiment une nouvelle référence pour la façon dont nous pouvons pousser les performances extrêmes tout en minimisant la pénalité de puissance de fuite”, a déclaré Yujun Li, directeur du développement commercial de TSMC qui est en charge de la division commerciale de calcul haute performance de la fonderie.

La technologie N4X de TSMC appartient à la famille N5 (classe 5 nm) de la société, mais elle est améliorée de plusieurs manières et est optimisée pour des tensions de 1,2 V et plus en mode overdrive.

Pour atteindre des performances et une efficacité supérieures, le N4X de TSMC améliore la conception des transistors dans trois domaines clés. Tout d’abord, ils ont affiné leurs transistors pour augmenter à la fois la vitesse de traitement et les courants de commande. Deuxièmement, la fonderie a incorporé ses nouveaux condensateurs métal-isolant-métal (MiM) haute densité, pour fournir une alimentation fiable sous des charges de travail élevées. Enfin, ils ont modifié la pile métallique de fin de ligne pour fournir plus de puissance aux transistors.

En particulier, N4X ajoute quatre nouveaux dispositifs en plus des offres de dispositifs N4P, y compris des transistors ultra-basse tension (uLVT) pour les applications qui doivent être très efficaces, et des transistors à tension de seuil extrêmement basse (eLVT) pour les applications qui doivent travailler à des heures élevées. Par exemple, le N4X uLVT avec overdrive offre une puissance inférieure de 21 % à la même vitesse par rapport au N4P eLVT, tandis que le N4X eLVT en OD offre une vitesse supérieure de 6 % pour les chemins critiques par rapport au N4P eLVT.

Bien que N4X offre des améliorations de performances significatives par rapport à N4 et N4P, il continue d’utiliser la même SRAM, les E/S standard et d’autres adresses IP que N4P, ce qui permet aux concepteurs de puces de migrer leurs conceptions vers N4X facilement et à moindre coût. Pendant ce temps, en gardant à l’esprit la compatibilité IP de N4X avec N4P, il est logique de s’attendre à ce que la densité de transistors de N4X soit plus ou moins conforme à celle de N4P. Bien que compte tenu de l’orientation de cette technologie, attendez-vous à ce que les concepteurs de puces utilisent cette technologie pour obtenir des performances extrêmes plutôt qu’une densité de transistor maximale et de petites dimensions de puce.

TSMC affirme que N4X a atteint les objectifs de performance de son modèle SPICE, de sorte que les clients peuvent commencer à utiliser la technologie dès aujourd’hui pour leurs conceptions HPC qui entreront en production parfois l’année prochaine.

Pour TSMC, N4X est une technologie importante car les conceptions HPC devraient être le principal moteur de croissance des revenus de l’entreprise dans les années à venir. Le sous-traitant de puces prévoit que le HPC représentera 40 % de son chiffre d’affaires en 2030, suivi des smartphones (30 %) et des applications automobiles (15 %).