Горячая технологическая война между TSMC, Intel и Samsung

Помимо потерь электроэнергии, беспокойство вызывает также занятость пространства межсоединениями, которые подают питание на чип, и зачастую занимают не менее 20% объема его объема. Решение проблемы конкуренции за ресурсы передачи данных и электропитания для миниатюризации компонентов становится серьезной проблемой для разработчиков микросхем. Согласно сообщению TrendForce, это привело к тому, что полупроводниковая промышленность начала переносить подвод электропитания на заднюю часть чипов.

Технология Super Rail от TSMC призвана революционизировать эффективность микросхем с дебютом технологического узла A16 в 2025 году.

Ведущий производитель полупроводников TSMC недавно представил свой процесс A16 на техническом форуме в Северной Америке. Этот новый техпроцесс не только вмещает больше транзисторов, повышая эффективность вычислений, но и снижает потребление энергии. Особый интерес представляет интеграция архитектуры Super PowerRail и нанолистовых транзисторов в чип A16, способствующая разработке более быстрых и эффективных процессоров для центров обработки данных. Сегодня чипы делают так, что транзисторы находятся на поверхности кремния, а все межсоединения, которые их питают и передают соединения, проложены над ними. Питание с обратной стороны убирает все межсоединения, подающие питание под кремний. Фактически, одним из методов оптимизации процессоров является уменьшение падения IR — явления, которое снижает напряжение, получаемое транзисторами на кристалле, что, в свою очередь, влияет на производительность. Межсоеденения A16 менее подвержены падениям напряжения, что упрощает распределение мощности и обеспечивает более плотную упаковку микросхем с целью размещения большего количества транзисторов для улучшения вычислительных возможностей. Кроме того, технологический процесс TSMC A16 напрямую соединяет линии электропередачи с истоком и стоком транзистора, что повышает эффективность чипа. Используя Super PowerRail в A16, TSMC достигает на 10 % более высокой тактовой частоты или снижения энергопотребления на 15–20 % при том же рабочем напряжении (Vdd) по сравнению с N2P. Более того, плотность чипов увеличивается в 1,10 раза, что обеспечивает поддержку продуктов центров обработки данных.

Intel PowerVia начнет производство на Intel 20A в 2024 году

По данным Intel, линии электропередачи обычно занимают около 20% места на поверхности чипа, но технология обратной подачи питания PowerVia экономит это пространство, обеспечивая большую гибкость межсоединений. Кроме того, команда Intel ранее создала тестовый чип Blue Sky Creek, чтобы продемонстрировать преимущества технологии обратной подачи питания. Результаты испытаний показали, что в большинстве областей чипа загрузка ячеек превысила 90 %, при этом падение напряжения на платформе уменьшилось на 30 %, выигрыш по частоте составил 6 %, увеличена плотность блоков и потенциальное снижение затрат. Тестовый чип PowerVia также продемонстрировал отличные свойства рассеивания тепла, что соответствует ожиданиям более высокой плотности мощности при уменьшении логики. Кроме того, PowerVia планируется интегрировать в Intel Foundry Services (IFS), что позволит быстрее достичь эффективности продукта и повысить производительность чипов, разработанных заказчиком. Согласно официальной документации Intel, технологический гигант планирует внедрить PowerVia на базе техпроцесса Intel 20A вместе с архитектурой RibbonFET для транзистора с полным объемным звуком. Готовность производства ожидается в первой половине 2024 года, при этом на заводе предпринимаются первые шаги для будущего массового производства клиентских платформ ARL.

Samsung планирует внедрить процесс SF1.4 к 2027 году

Компания Samsung, еще один конкурент TSMC, не только возглавляет переход на транзисторную технологию GAA, но и использует свою сеть Backside Power Delivery Network в качестве ключевого оружия в реализации передовых процессов. Согласно предыдущему отчету Samsung, Юнг Ки-Тэ Юнг, технический директор полупроводникового подразделения Samsung, объявил о планах применить технологию обратной подачи энергии к 1,4-нм техпроцессу к 2027 году. Сообщения корейского СМИ theelec показывают, что по сравнению с традиционными внешними сетями подачи питания задняя сеть подачи питания Samsung успешно снижает потребление площади пластины на 14,8%, предоставляя больше места на кристалле для размещения дополнительных транзисторов, тем самым повышая общую производительность. Кроме того, длина проводки уменьшена на 9,2%, что способствует уменьшению сопротивления и увеличению тока, что приводит к снижению энергопотребления и улучшению условий передачи энергии. Представители Samsung Electronics отметили, что сроки массового производства полупроводниковых чипов, использующих технологию обратной подачи питания, могут варьироваться в зависимости от графиков клиентов, и в настоящее время Samsung изучает спрос клиентов на применение этой технологии.