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台积电公开透露7纳米及以下工艺规划

2018-05-15

台积电2018技术研讨会上,台积电业务发展副总裁B.J. Woo博士介绍了移动应用和HPC计算领域的市场趋势,并分享了台积电在这两个细分市场技术服务方面取得的突破性进展。

5G和AI是两个双位数据增长的领域,将成为接下来的主流市场。对于移动领域而言,从4G LTE向5G的转变需要更高的调制解调速度(从1Gbps到10Gbps),CPU速度提高50%,GPU速度提高两倍,双晶体管密度提高3倍,AI引擎性能提高至3 TOPS每秒,并且没有太多的功耗增加。在这个细分市场上,台积电正在迎来从28HPC +向16FFC的转变。

在云端,随着计算需求向网络边缘移动,数据中心交换机吞吐量需要从12.8Tbps增长到25.6Tbps。同样地,双内存带宽,3到4倍的AI加速器吞吐量和4倍的晶体管密度正在到来。

7纳米技术进展

Woo博士表示,提供高密度和功率要求以满足数据密集型AI应用的低延迟是台积电10纳米工艺成功的关键。7纳米节点在提供出色的PPA值方面取得了良好的进展,密度提高超过 3倍,速度增益超过 35%,功耗降低超过65%。

N7 HPC通道速度超过N7 移动(7.5T vs 6T),速度提高13%,并通过良率和质量测试。部分原因是台积电成功利用了N10 D0的杠杆学习,并将其作为Fab15的目标。

N7 IP生态系统也处于准备就绪状态,预计到2018年底,移动、高性能计算、汽车和服务器将会有超过50个版本。预计7nm技术具有与其前代28nm / 16nm节点类似的长寿命。从浸入到EUV缩放和更密集的标准单元架构的迁移组合使整体显着提升。

EUV采用和N7 +流程节点

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Woo博士分享了N7 +上EUV应用程序的一些进展。EUV适用于选定的图层,降低了工艺复杂性并增强了图案的保真度。它还支持未来的技术扩展,同时提供更好的性能、良率和更短的周期时间。Woo博士表示,N7 + EUV与N7 +浸入式相比具有更紧密分布的通孔电阻字样,因为它具有更好的均匀性。

N7 +的价值主张包括在N7上提供20%以上的逻辑密度,在相同速度下降低10%的功耗,并且对客户的持续合作项目预计会有额外的性能提升。

N7 +在N7节点上也将有两位数的良好增长,因为它利用相同的设备和工具来获得牵引力。Woo博士声称,N7 +比其他代工厂的缺陷密度更低,以及与N7基准相当的256Mb SRAM产量和器件性能。台积电提供从N7到N7 +的简单IP移植,以便那些不需要重新设计的设计实体。

HPC和N7 +过程节点

对于HPC平台解决方案,从N7向N7 +的转变涉及到EUV,更密集的标准单元架构,超低Vt晶体管,高性能单元,超高密度MIM电容和更大的CPP。

N7 +通过使用创新的标准单元架构提供更好的性能和功耗。它可以在相同的面积内实现更高的散热片密度。另一方面,通过在非时序关键区域应用单鳍片来降低功耗,可以减少大约20%的电容,并减少动态功率数量。

采用新结构还可以提高MIM电容和HPC 3%至5%的利用率。N7 +设计套件已准备好支持IP生态系统。

N5价值定位

N5具有新的elVt(极低Vt),与N7相比,最大加速速度提高了25%,采用了积极的缩放和全面的EUV。 N5在256Mb SRAM上取得了两位数的良好进展。风险生产预计为2019年上半年。

与N7流程(使用ARM A72 CPU内核+内部环形振荡器)相比,Woo博士还分享了一些指标:

- 速度提高15%(最高速度达25%)

- 功率减少30%

- 通过创新的布局和布线提高了1.8倍的逻辑密度

- 通过poly pitch缩小和选择性Lg和fin提高1.3倍模拟密度,产生更加结构化的布局

16FFC / 12FFC技术

Woo博士最后谈到了射频技术和路线图。她提到基于N16和N12 FinFet的平台技术覆盖广泛,涉及HPC、移动、消费者和汽车。16FFC和12FFC都表现出强大的采用数据,超过220个带。 12FFC相较于16FFC,通过双螺距BEOL、设备boost、6道stdcell库和0.5V VCCmin实现10%的速度增益、20%的功率减少和20%的逻辑密度增加。