השנה אנו מציינים 35 שנים להקמתה של חברת TSMC . זוהי הזדמנות טובה להסתכל אחורה עד כמה רחוק הגענו ולהסתכל קדימה עד כמה רחוק אנחנו יכולים עוד להגיע. TSMC עברה מטכנולוגיית 3 מיקרון ב-1987 להכנה לקראת יצור המוני בטכנולוגיית 3 ננומטר עוד השנה, אבל זה לא הזמן לנוח על זרי הדפנה. השוק תמיד ציפה שטכנולוגיית המוליכים למחצה תתקדם בקצב קבוע וצפוי, אך כעת התפוצצות של יישומים המשתמשים בתקשורת G5 , בינה מלאכותית וטכנולוגיות חדישות אחרות הגדילה באופן דרמטי את התיאבון לכוח מיחשוב ויעילות הספק.
השיטה המנוסה והמוכרת של הקטנת גודל הטרנזיסטורים לקחה אותנו דרך ארוכה לספק דור אחר דור שיפור בביצועים, ביעילות ההספק ובצפיפות השטח (PPA) ואנחנו נמשיך ללכת בדרך הזו, אך יש גם כמה דרכים חדשות לשיפור. לדוגמה, טכנולוגיות האריזה והערימה המתקדמות של TSMC 3DFabric™ שלנו משפרות את הביצועים ברמת המערכת, בעוד שצוותי המו"פ שלנו מגיעים לפריצות דרך עם חומרים חדשים.
מתודולוגיה חשובה לא פחות היא מה שאנו מכנים DTCO: Design-Technology Co-Optimization, ואני רוצה להציע הצצה מאחורי הקלעים לתהליך המסתורי הזה שמילא תפקיד גדול בהישגי הביצועים של TSMC בדורות האחרונים של יצור בטכנולוגיה מתקדמת .
במובן מסוים, DTCO הוא בדיוק מה שכתוב על התווית: טכנולוגיית תכנון ותהליכים מותאמים יחד לשם שיפור הביצועים, יעילות ההספק, צפיפות הטרנזיסטור והעלות. DTCO עבור צומת טכנולוגית חדשה כולל בדרך כלל חדשנות ארכיטקטונית מהותית במקום לספק את אותו מבנה כמו הדור הקודם, רק קטן יותר.
הרווחים שאנו קוטפים מ-DTCO רחוקים מלהיות פשוטים לביצוע . שלב המחקר והפיתוח של תהליך יצור ב-TSMC דורש עבודה צמודה עם צוותי התכנון של TSMC עם צוות ה-DTCO מהיום הראשון של הגדרת טכנולוגית הדור הבא. שני הצוותים חייבים לשמור על ראש פתוח כשהם חוקרים מה אפשרי מבחינת חדשנות תכנונית ויכולת תהליכית. הרבה רעיונות חדשניים מוצעים בשלב הזה. חלקם עלולים להיות אגרסיביים מכדי שניתן יהיה לממש אותם בטכנולוגיה הנוכחית. חלקם אולי נראים מבטיחים, אבל אחר כך יתבררו כלא שימושיים כל כך. המטרה היא לזהות את הרעיונות המתגמלים באמת שיוכלו לאפשר לנו להשיג את יעדי ה-PPA הטכנולוגיים מעל ומעבר לקנה מידה טהור של גיאומטריה.
לאחר זיהוי נקודות ה- DTCO, השלב הבא הוא למקסם את היעילות ע"י דחיפה של גבולות "חלון התהליך". זהו תהליך אינטנסיבי, מחזורי, הלוך ושוב לכוונון כל הכפתורים והמנופים כדי למצוא את מעטפת התהליך וכדי להשיג את ה-PPA הטוב ביותר שעדיין ניתן לייצר בנפחים גבוהים ובנצילות טובה.
על מנת להבטיח שהיתרונות של ה-PPA שמביאים אותם חידושי DTCO יכולים להתממש במוצרי הלקוח, TSMC עובדת בשיתוף פעולה הדוק עם שותפי ה-EDA בברית ה-Open Innovation Platform שלנו כך שהכלים שלהם יכולים לשקף את חוקי תכנון התהליכים החדשים במדויק ולנצל באופן מלא תכונות טכנולוגיות חדשות כדי לייעל את התכנון ולהשיג את יעדי ה- PPA.
לדוגמא, אחד מסיפורי ההצלחה הגדולים של DTCO הגיע בדור ה-7 ננומטר. מבנה הטרנזיסטור ה- FinFET שלנו אומץ לראשונה בדור ה-nm16, שבו התחלנו לארוז טרנזיסטורים עם שלוש קצוות לתא סטנדרטי אחד כדי לספק חוזק הנעה רצוי בהשוואה להתקנים מישוריים. בשל אופי המטרות הבדידות, הדור הראשון של טכנולוגיית FinFET השתמש ב"רשת סנפיר" ((fin grid עולמית כדי למקסם את גמישות הצבת הסנפיר. "רשת סנפיר" זו קובעת את המיקום המוגדר מראש שבו יש למקם את הסנפירים, ו"רשת סנפיר" גלובלית חלה על פני כל השבב עבור תכנונים לוגיים וערבולים כאחד.
ברגע שהגענו לדור ה-7 ננומטר, גילינו ש"רשת סנפיר" גלובלית אינה הבחירה האופטימלית להשגת ה-PPA הטוב ביותר. קונספט "רשת סנפיר" מקומית הוצג במהלך חקר DTCO. זה יצר את הגמישות לייעל את מיקום סנפיר התא הסטנדרטי ולמזער את ההתנגדות והקיבול הטפיליים. כתוצאה מכך, אנו יכולים להשתמש בפחות קצוות כדי להשיג את הביצועים הרצויים בהשוואה לדור הקודם ולשפר את הצפיפות בו זמנית. DTCO סייעה להציע את תהליך ה-7 ננומטר שלנו כדי להשיג צפיפות לוגית של פי1.6 ! שיפור מהירות של כ-20% והפחתת הספק של כ-40% לעומת תהליך ה-10 ננומטר שלנו, וזה היה הדור הראשון שבו TSMC הצליחה לבצע את התהליך הלוגי המתקדם ביותר בעולם. כבר עברו ארבע שנים מאז נכנס לייצור תהליך ה-N7 שלנו והוא עדיין מתקדם, עם גל אחר גל של לקוחות שאימצו אותו ליישומים חדשים, ממעבדים מתקדמים ועד למוצרי אלקטרוניקה מגוונים.
ביטול אוכלוסיית סנפירים בצומת 7 ננומטר היא רק דוגמה אחת לחידושי ה-DTCO הרבים שעשינו בדורות הטכנולוגיה האחרונים כדי למקסם את רווחי ה-PPA של היצע הטכנולוגיה שלנו. DTCO מקיף את כל חידושי TSMC לשיפור ערכי טכנולוגיה כולל לוגיקה, SRAM, אנלוגי, IO וכל מה שביניהם. באותה רוח, עבדנו גם עם לקוחותינו כדי לשתף פעולה ב-DTCO על מנת לשפר עוד יותר את הטכנולוגיה שלנו ולהפיק את הערך הרב ביותר עבור המוצרים שלהם. ה- DTCO הניצב בין TSMC ללקוחות שלנו מדגים את הקשר הסימביוטי שמניע את התעשייה קדימה.
אנו מצפים להמשיך ולשתף עוד מהישגי ה-DTCO שלנו, ומקווים שתהיה לכם הזדמנות נאותה להיווכח בהיצע המגוון שלנו – באופן אישי או מקוון.
*ליפן יואן הוא מנהל בכיר, בתחום פיתוח עסקי בטכנולוגיה מתקדמת, TSMC
