ככל שאנו מסתכלים קדימה TSMC מתכוונת להמשיך להציע ערך רב יותר ללקוחותיה על ידי הרחבת טביעת הרגל היצרנית הגלובלית שלנו, ותשקיע במחקר, חדשנות וכישרון במטרה לעזור ללקוחותינו להתגבר על המכשולים של היום כדי לאתר את ההזדמנויות החדשות בשווקי קצה מתרחבים כגון תעשיית הרכב, התקשורת האלחוטית, HPC  בינה מלאכותית,  והאינטרנט של הדברים.

אנו נמשיך להגדיל את ההשקעה במחקר ופיתוח ואת כוח האדם שלנו כדי לתמוך בחדשנות לקוחותינו עם המגוון הרחב ביותר והמקור האמין ביותר של שירותי טכנולוגיות יצור מתקדמים, מיוחדים וחדשנים. החל ממשפחת N3 טכנולוגית ה-3 ננומטר שלנו, שנכנסה בהצלחה לייצור מסחרי ברבעון הרביעי של 2022, עם רמת אמינות טובה. אנו מצפים לעליית חלקו של יצור  N3 בשנת 2023 באצעות יישומי HPC וסמארטפונים כאחד.

 טכנולוגית ה N3E- שלנו תרחיב עוד יותר את משפחת ה-3 ננומטר שלנו עם ביצועים משופרים, כוח ותפוקה, ותציע תמיכה מלאה ביישומי סמארטפון ו-HPC גם יחד. ייצור ה- N3E  שלנו בנפח גדול מתוכנן כבר במחצית השנייה של השנה.

טכנולוגיית ה-3 ננומטר שלנו היא טכנולוגיית המוליכים למחצה המתקדמת ביותר הן בטכנולוגיית ה-  PPA והן בטכנולוגיית טרנזיסטור. אנו ממשיכים לראות רמה גבוהה של מעורבות לקוחות גם ב N3- וגם בN3E – עם מספר טייפאאוטים גדול יותר מפי 2 מזה של טכנולוגיית N5 בשנה הראשונה והשנייה שלה. לפיכך, אנו צופים דרישת לקוחות חזקה ב-2023, 2024, 2025 ואילך עבור טכנולוגיות ה- 3 ננומטר שלנו ובטוחים שמשפחת ה-3 ננומטר שלנו תהיה עוד צומת גדולה ועמידה לאורך זמן עבורTSMC  .

כיום, אנו רואים את משימתה המרכזית של TSMC להמשיך להיות ספקית טכנולוגיה בעלת יכולות יצור אמינות ביותר עבור תעשיית ה IC- הגלובלית לשנים הבאות וזאת כדי לתמוך בחדשנות של לקוחותינו. בכוננתינו להמשיך להרחיב את טביעת הרגל הייצורית הגלובלית שלנו ולספק יכולת אופטימלית עם גמישות ייצור גיאוגרפית ללקוחותינו כדי לאפשר את הצלחתם המירבית.   

בTSMC-  אנחנו תמיד מסתכלים לעבר העתיד – לא רק בענין המחקר העתידי שיהפוך לפריצות הדרך הטכנולוגיות של מחר, אלא גם בנושא הכישרון העתידי שיהפוך לחדשנות  של מחר. לאחרונה השקנו את "תוכנית FinFET של אוניברסיטת "TSMC  המספקת גישה חינוכית רחבה לסטודנטים, אנשי סגל וחוקרים אקדמיים לערכת תכנון התהליך (PDK) של טכנולוגיית FinFET המצליחה ביותר בתעשייה ב-16 ננומטר. התוכנית גם תספק גישה לחוקרי IC מובילים באוניברסיטאות לסיליקון בטכנולוגית  16 ננומטר (N16)  ו- 7 (N7)ננומטר באמצעות שירות ריבוי פרויקטים (MPW) כדי להאיץ חידושי מחקר אשר יפיעו על יישומים עתידים בעולם האמיתי.

אנו מצפים לפגוש כל אחד מכם בסדנת הטכנולוגיה השנתית שלנו בישראל בחודש יוני הקרוב, שם נוכל לדון כיצד לאפשר את עתיד הטכנולוגיה עם חידושים בתחום המוליכים למחצה המניעים את החברה קדימה בצורה בת קיימא. הערך הקריטי של מוליכים למחצה מוכר כעת היטב כסלע הטכנולוגיה המודרנית ו-TSMC תמשיך לעבוד ביחד עם הלקוחות שלנו ושותפי המערכת האקולוגית שלנו כדי להעצים חידושים ולאתר הזדמנויות חדשות.

גלאוין יה, הוא המנהל המקצועי של TSMC אירופה.

הפוסט <strong>מבט צופה עתיד אל העולם הטכנולוגי</strong> הופיע לראשונה ב-Chiportal.

בחודש החולף מיהרה סמסונג להכריז כי החלה ביצור מסחרי ראשון  של שבבים בגודל 3 ננומטר תוך ישום ארכיטקטורת טרנזיסטור  Gate-All-Around (GAA). מתחרתה TSMC המיישמת את טכנולוגית ה- FinFET  בשבביה הודיע זה מכבר כי תתחיל ביצור המוני של שבבים בטכנולוגית 3 ננומטר במחצית השניה של 2022. כלומר שתי החברות נמצאות בשלב דומה בפיתוח טכנולוגית היצור שלהן ועדיין המרוץ היוקרתי על הכבוד להגיע ראשונה לקוו היצור היה חשוב להן, במיוחד לסמסונג.

בסוף חודש יוני קיימה חברת TSMC את הסימפוזיון העסקי השנתי שלה בישראל. במהלך הסימפוזיון חשף ד"ר פול דה בוט, מנכ"ל TSMC  אירופה כי TSMC  אכן עומדת להתחיל לייצר בטכנולוגית 3 ננומטר וכי יש לחברה כבר כמה לקוחות ישראלים. למעשה החברות הישראליות שיתחילו לייצר בטכנולוגיה החדשנית מהוות חלק נכבד מכלל לקוחות TSMC אירופה המתכוונות להיות בין הלקוחות הראשונים לקוו יצור חדיש זה. כך אמר.

בעוד אינטל נמצאת שני דורות אחורה ונאבקת על יכולות יצור באיכות גבוהה בטכנולגית 7 ננומטר, שתי החברות האסיאתיות שועטות לעבר קוו ה-3 ננומטר בכל הכח. ויש לכך סיבות טובות. לפי תחזיות המומחים בהשוואה לתהליך 5 ננמוטר, תהליך ה-3 ננמוטר יוכל להפחית את צריכת החשמל ב-45%, לשפר את הביצועים ב-23% ולהקטין את שטח השבב ב-16% בהשוואה ל-5 ננומטר ואילו בדור השני של שבבי ה-3 ננומטר הצפי הוא שצריכת החשמל תצטמצם בעד-50%, הביצועים ישתפרו ב-30% והשטח יקטן ב-35%.

למרות ההישג של סמסונג שהגיעה כאמור ראשונה ליצור מסחרי של 3 ננומטר חשוב לצין כי רוב חברות הטכנולוגיה הגדולות כגון אפל, אנבידיה, גוגל, אמזון, ברודקום וכו' מייצרות את שבביהן ב- TSMC . הסיבה לכך היא שהחברה אינה מתחרה במוצריהן, להבדיל מסמסונג המשמשת גם כיצרן שבבים וגם כיצרן מוצרי צריכה כדוגמת טלפונים ומחשבים. זו גם הסיבה שאינטל חשפה לאחרונה כי היא עשויה לאמץ את תהליך ה-5 ננומטר של TSMC עבור שבביה המיועדים למחשבים וטאבלטים מתקדמים.

הפוסט המרוץ ל-3 ננומטר ומקומה של ישראל בטכנולוגיה החדשנית הופיע לראשונה ב-Chiportal.

בעולם השבבים, כל המוצרים הם סדרה של אפשרויות ופשרות, שתוכננו תוך איזון קפדני של ביצועים, יעילות צריכת חשמל וגודל (עלות). אחת הבחירות הבסיסיות ביותר עבור מתכנן מוצר היא הבחירה באיזו טכנולוגיית תהליך יצור להשתמש. האם המתכנן יבחר בטכנולוגיה בעלת ביצועים גבוהים במתח אספקה ​​גבוה יותר עבור תדר וביצועים מקסימליים? הטיית ביצועים זו תיצור גם שטח תבנית גדול יותר, תצרוך הרבה יותר חשמל ותיצור יותר חום. האם מתכנן בוחר בטכנולוגיה מאוזנת יותר שיכולה להיות קטנה יותר בגודלה, לצרוך פחות חשמל אך לא תוכל להכות בתדרים הגבוהים ביותר? או שהם בוחרים בטכנולוגיה המתמקדת ביעילות הכוח הטובה ביותר ובדליפה הנמוכה ביותר? מתכנני השבבים נאלצו לעשות את הבחירות הקשות הללו לפני הגעת טכנולוגיית ה–N3- של TSMC.

TSMC  שמחה להציג את FINFLEX עבור N3 בסימפוזיון השנתי שלנו. TSMC FINFLEX  מרחיב את ביצועי המוצר, משפר את יעילות ההספק וצפיפות המעטפת של משפחת nm 3 של טכנולוגיות מוליכים למחצה על ידי כך שהוא מאפשר למתכנני השבבים לבחור את האפשרות הטובה ביותר עבור כל אחד מהבלוקים הפונקציונליים העיקריים על אותה תבנית תוך שימוש באותה ערכת כלי תכנון. אפשרויות אלה כוללות תצורת 3-2 FIN, 2-2 FIN ו-2-1 FIN עם המאפיינים הבאים:

3-2 FIN   – תדרי השעון המהירים ביותר והביצועים הגבוהים ביותר עבור צורכי המחשוב התובעניים ביותר

2-2 FIN  – ביצועים יעילים, איזון טוב בין ביצועים, יעילות צריכת חשמל וצפיפות

 – 2-1 FIN יעילות הספק אולטרה, צריכת החשמל הנמוכה ביותר, הדליפה הנמוכה ביותר והצפיפות הגבוהה ביותר.

אחת מהמגמות החדשות בתכנון מעבדים היא של מעבדים היברידיים. מעבדים חדשים אלה כוללים ליבות CPU בעלות ביצועים גבוהים המשודכים עם ליבות CPU חסכוניות יחד עם ליבות GPU ובלוקי פונקציות קבועים. ליבות המעבד החסכוניות מתמודדות עם רוב עומסי העבודה היומיומיים. ככל שעומסי העבודה גדלים, הליבות עם הביצועים הגבוהים מופעלות. מה שמשלים את ליבות המעבד הללו הן GPU יעיל וצפוף במיוחד ובלוקי פונקציות קבועים. עם TSMC FINFLEX ב–N3- כך יכולים מתכנני המוצרים לבחור את תצורת ה-FIN הטובה ביותר עבור כל אחד מהבלוקים הפונקציונליים הללו, תוך אופטימיזציה של כל בלוק מבלי להשפיע על אחרים, וכולם על אותה פרוסת סיליקון.

טרנזיסטור N3 של TSMC מוביל את דור ה-3 ננומטר של טכנולוגיות תהליכי מוליכים למחצה עבור ה–PPA שלו (הספק, ביצועים וקנה מידה) כמו גם זמן הגעה לשוק וזמן ליצור בכמיות. טכנולוגיית התהליך N3 של TSMC תוכננה כבר מההתחלה כדי לאפשר את השילוב המותאם של תצורות  FIN. באמצעות שיתוף פעולה הדוק עם שותפי ה-EDA שלנו, נאפשר ללקוחותינו לנצל את מלוא היתרונות של TSMC FINFLEX במוצרים שלהם על ידי שימוש באותה ערכת כלים.   TSMC FINFLEXמרחיב עוד יותר את מובילות ה PPA- של N3 ומציע את מעטפת העיצוב הרחבה והגמישה ביותר עבור כל מוצר בדור ה-3 ננומטר.

תורמים ומחברים:

• גודפרי צ'נג, ראש השיווק העולמי
• מייקל וו, סמנכ"ל מו"פ
• ליפן יואן, מנהל בכיר, טכנולוגיה מתקדמת, פיתוח עסקי

הפוסט הכירו את ה- TSMC FINFLEX™ – ביצועים אולטימטיביים, ניצול מירבי של מתח, צפיפות וגמישות הופיע לראשונה ב-Chiportal.

בימים אלו, תפקידה של תעשיית המוליכים למחצה, כטכנולוגיה בסיסית, חשוב מתמיד. הטכנולוגיה הביאה לשינוי עמוק באופן בו אנו חווים את העולם והשתלבה לחלוטין בחיינו. חדשנות של מוליכים למחצה היא בבירור לב ההתקדמות הטכנולוגית המודרנית המשפיעה על חיינו.

טכנולוגיית היצור ב- 7 ננומטר, שהחלה בייצור המוני בשנת 2018, הייתה קוו פרשת מים בהיסטוריה של מוליכים למחצה. היתה זו הטכנולוגיה המתקדמת הראשונה שהועמדה לרשות כל חברות המוליכים למחצה. קוו פרשת מים זה הוביל למוצרים המשנים את כללי המשחק במגוון רחב של יישומים, כולל ,5G מעבדים מתקדמים , מעבדים לישומים גרפים, טכנולוגיות לתחום הרשת, משחקים ורכב. כיום, טכנולוגיית 7nm של TSMCמאפשרת יצורם של למעלה מ -150 מוצרים בשוק. מגמה זו של דמוקרטיזציה באימוץ הטכנולוגיה תמשיך בהתקדמות מתמדת בקנה מידה ברמת השבב, בשיפור ה- EUV- ובמגוון טכניקות לשיפור מכשירים כגון ערוץ ניידות גבוהה.

אמנם ההצעות לשיפור טכנולוגיית המכשירים עלולות להאט אך נתוני המוצרים שלנו מראים כי הפחתת הספק באותה מהירות, או עליית מהירות באותו הספק, וצפיפות עדיין ממשיכים את המגמה ההיסטורית בחמש השנים האחרונות עם טכנולוגיות 5 ננומטר ו -3 ננומטר. במבט קדימה, התעשייה והאקדמיה עבדו בשיתוף פעולה הדוק לפיתוח חדשנות במבני טרנזיסטורים חדשים וחומרים חדשים, יחד עם ארכיטקטורת מערכת חדשה ואינטגרציה תלת-ממדית, כדי להמשיך את ההתקדמות הטכנולוגית אף מעבר ל -3 ננומטר.

בואו נסתכל על כמה מאותם חידושים:

לִיתוֹגְרָפִיָה
באופן מסורתי הליתוגרפיה הייתה המניע העיקרי להתקדמות בצפיפות היצור. החידוש האחרון של ליתוגרפיה EUV פרץ את צוואר הבקבוק ברזולוציה של ליתוגרפיה טבילה. הוא מספק נאמנות גבוהה יותר לדפוסים, מקצר את זמן המחזור ומפחית את מורכבות התהליכים ושיעורי הפגמים. בנושא תפוקת ה- EUV, אינדיקטור מרכזי הוא כוח המקור. חלה התקדמות מתמדת בכוח המקור של ה– EUV והיא הגיעה כעת ל -350 וואט. זה מאפשר ייצור בנפח גבוה של 5 ננומטר , סולל את הדרך לפיתוח 3 ננומטר ו -2 ננומטר, ומספק דרך להפחתת עלויות ליתוגרפיה לאורך זמן.

מבנה טרנזיסטור
אנו רואים פריצות דרך משמעותיות במבנה הטרנזיסטור החדש ובחומרים חדשים. בניגוד לדורות קודמים, כאשר קנה המידה של דנארד סיפק את ההנחיה העיקרית לקידום ביצועי המכשירים, הטכנולוגיות הלוגיות משתמשות כיום במגוון חומרים וחידושים במכשירים, המותאמים ביחד עם תכנון מעגלים. בהמשך, מעבר ל FinFET– טרנזיסטור ננו-שכבות עשוי להציע ביצועים נוספים ויעילות הספק. טרנזיסטור ננו-שכבות זה מאפשר הורדת מחסומים (DIBL) והנפת תת סף, כדי להגביר את ביצועי המעגל בהשוואה לדורות הטכנולוגיה הקודמים. שיפורי ביצועי טרנזיסטור מתורגמים ישירות להפעלת VDD נמוכה יותר של .SRAM

אופטימיזציה משותפת של תכנון טכנולוגיה
בכמה דורות הטכנולוגיה האחרונים, אומצה אופטימיזציה משותפת של תכנון שבבים , או DTCO, בשילוב עם קנה מידה פנימי כדי להשיג את צפיפות הלוגיקה הרצויה והפחתת עלויות למינימום. ברצוני לציין שבגלל DTCO מדדי קנה המידה הפנימיים, כגון גובה השער, המגע ומינימום גובה המתכת, אינם משקפים עוד את צפיפות הלוגיקה המעשית של טכנולוגית DTCO והוא מופעל על ידי תכונות טכנולוגיות חדשות של תהליכים כגון אזור מגע-שער פעיל יתר על המידה, הפסקות דיפוזיה בודדות, פינוי אוכלוסיית סנפיר ותכונות שונות בהתאמה עצמית. התוצאה היא גידול של פי 1.8 בצפיפות הלוגיקה, והפחתת משמעותית של גודל שבב ב- 35-40% לאותו תכנון, גם כאשר כלולים האזורים ה"פחות מדרגיים "של השבב, כמו אנלוגי ו I / O- תרומת DTCO צפויה להמשיך ולצמוח בצמתים עתידיים.

טכנולוגיות שילוב מערכות
ברמת המערכת, פתרונות מרובים, כמו ה- InFO, CoWoS® -ו- TSMC-SoIC של TSMC פתחו דרכים להגדיל את מספר הטרנזיסטורים באריזה אחת ליותר מ -300 מיליארד . התעשייה שלנו כבר החלה להסתכל מעבר להנדסת שבבים בודדים ועברה לשלב כמות שבבים לכלל מערכת.

שבבים אלה, המכונים גם Chiplets הפכו לאחרונה לנושא חם מאוד, אך חלק מהטכנולוגיות החלוציות של שילוב מערכות בתעשייה עשו אינטגרציה של שבבים לפני ש Chiplets הפכו לכאלה פופולארים. לדוגמה, טכנולוגיית CoWoS מיוצרת בהיקפים גדולים מאז 2011, ויצרו יותר מ -90 מוצרים עם תבניות לוגיות המשולבות בתבניות זיכרון, כמו גם תבניות לוגיות המשולבות ביחד עם עוד תבניות לוגיקה, כדי להגביר את הביצועים של המערכת הארוזה.

מערכות עם מספר שבבים ארוזות יחד, ימלאו תפקיד חשוב יותר ויותר. ניתן ליצור התמחיות של שבבים לפונקציות מסוימות ובכך לבצע אופטימיזציה שתביא לשיפור ביצועים, יעילות בצריכת אנרגיה, בצפיפות, בעלות ובפונקציונליות. ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית שילוב מערכות כגוןFabric D3 איפשרה (כלכלית) לחלק מערכת לטכנולוגיות ספציפיות לתחום ולשלב שבבים בצורה הטרוגנית ביחד.

צפיפות החיבור בין שבב לשבב יכולה להשתפר בארבע סדרי גודל נוספים, תוך שימוש ב- SoIC ובתוספות העתידיות שלה, כולל אינטגרציה תלת ממדית מונוליטית. "שילוב מערכת בחבילה" מתגבש כשיטה משלימה להאצת כמות טרנזיסטורים במערכת, לשיפור ביצועים וליעילות אנרגטית.

חסכון באנרגיה
ללא קשר להבדל בגישות טכנולוגיות שונות, דבר אחד נפוץ בכל גישה. יעילות צריכת אנרגיה היא המטרה החשובה ביותר שלנו במחשוב. במהלך 15 השנים האחרונות, התעשייה שלנו סיפקה רמות חדשות של ביצועים, מחשוב יעיל יותר בצריכת אנרגיה, והשיגה קרוב לפי שניים שיפור ביצועים לעומת חסכון באנרגיה בכל שנתיים. מגמה זו כוללת את הטכנולוגיה העדכנית ביותר של 5 ננומטר הנמצאת כעת בייצור המוני. ופיתוח ה- 3 ננומטר של TSMC נמצא בדרך לספק את אותה התקדמות. ביצועי המערכת ויעילות צריכת האנרגיה ימשיכו להתקדם בקצב היסטורי, מונעים על ידי חידושים ממקורות רבים, כולל חומרים, טכנולוגיית מכשירים ואינטגרציה, תכנון מעגלים, תכנון הנדסת מערכת. כאשר הענף שלנו וקהילית המחקר האקדמי ממשיכים לעבוד יחד, אנו נפתח טכנולוגיות שימשיכו מגמה זו גם בעתיד.

שותפות לחדשנות
טכנולוגית יצור חדשה בקצב של אחת לשנתיים תמשיך לספק את הבסיס להשקת מוצרים חדשים. כדי להוציא את הדבר לפועל, נצטרך שותפות של כל השחקנים בכל התעשייה, החל מספקי חומרים וכלי עבודה, ספקי טכנולוגיית מכשירים, מתכנני מעגלים ואדריכלי מערכות וכלה בשותפי המערכת הכלכלית וכן קהילת המחקר האקדמי . חשוב לטפח מערכת כלכלית תכנונית רחבה המורידה את מחסומי הכניסה ומשחררת כמות עצומה של חדשנות בחומרה. באופן אידיאלי, זה צריך להיות קל לשמור על חדשנות בחומרה, כמו לכתוב קודי תוכנה. כשזה יקרה, נוכל לחזות ברנסנס נוסף בתכנון היישומים והמערכות.

לסרטון עם נאומו המלא של ד"ר מארק ליו אותו הציג בכנס ISSCC 2021- בקרו בכתובת: ISSCC2021 – P1 – YouTube

הפוסט לשחרר את עתיד החדשנות הופיע לראשונה ב-Chiportal.