在臺積電2018技術研討會上,臺積電業務發展副總裁B.J. Woo博士介紹了移動應用和HPC計算領域的市場趨勢,并分享了臺積電在這兩個細分市場技術服務方面取得的突破性進展。
5G和AI是兩個雙位數據增長的領域,將成為接下來的主流市場。對于移動領域而言,從4G LTE向5G的轉變需要更高的調制解調速度(從1Gbps到10Gbps),CPU速度提高50%,GPU速度提高兩倍,雙晶體管密度提高3倍,AI引擎性能提高至3 TOPS每秒,并且沒有太多的功耗增加。在這個細分市場上,臺積電正在迎來從28HPC +向16FFC的轉變。
在云端,隨著計算需求向網絡邊緣移動,數據中心交換機吞吐量需要從12.8Tbps增長到25.6Tbps。同樣地,雙內存帶寬,3到4倍的AI加速器吞吐量和4倍的晶體管密度正在到來。
7納米技術進展
Woo博士表示,提供高密度和功率要求以滿足數據密集型AI應用的低延遲是臺積電10納米工藝成功的關鍵。7納米節點在提供出色的PPA值方面取得了良好的進展,密度提高超過 3倍,速度增益超過 35%,功耗降低超過65%。
N7 HPC通道速度超過N7 移動(7.5T vs 6T),速度提高13%,并通過良率和質量測試。部分原因是臺積電成功利用了N10 D0的杠桿學習,并將其作為Fab15的目標。
N7 IP生態系統也處于準備就緒狀態,預計到2018年底,移動、高性能計算、汽車和服務器將會有超過50個版本。預計7nm技術具有與其前代28nm / 16nm節點類似的長壽命。從浸入到EUV縮放和更密集的標準單元架構的遷移組合使整體顯著提升。
EUV采用和N7 +流程節點
Woo博士分享了N7 +上EUV應用程序的一些進展。EUV適用于選定的圖層,降低了工藝復雜性并增強了圖案的保真度。它還支持未來的技術擴展,同時提供更好的性能、良率和更短的周期時間。Woo博士表示,N7 + EUV與N7 +浸入式相比具有更緊密分布的通孔電阻字樣,因為它具有更好的均勻性。
N7 +的價值主張包括在N7上提供20%以上的邏輯密度,在相同速度下降低10%的功耗,并且對客戶的持續合作項目預計會有額外的性能提升。
N7 +在N7節點上也將有兩位數的良好增長,因為它利用相同的設備和工具來獲得牽引力。Woo博士聲稱,N7 +比其他代工廠的缺陷密度更低,以及與N7基準相當的256Mb SRAM產量和器件性能。臺積電提供從N7到N7 +的簡單IP移植,以便那些不需要重新設計的設計實體。
HPC和N7 +過程節點
對于HPC平臺解決方案,從N7向N7 +的轉變涉及到EUV,更密集的標準單元架構,超低Vt晶體管,高性能單元,超高密度MIM電容和更大的CPP。
N7 +通過使用創新的標準單元架構提供更好的性能和功耗。它可以在相同的面積內實現更高的散熱片密度。另一方面,通過在非時序關鍵區域應用單鰭片來降低功耗,可以減少大約20%的電容,并減少動態功率數量。
采用新結構還可以提高MIM電容和HPC 3%至5%的利用率。N7 +設計套件已準備好支持IP生態系統。
N5價值定位
N5具有新的elVt(極低Vt),與N7相比,最大加速速度提高了25%,采用了積極的縮放和全面的EUV。 N5在256Mb SRAM上取得了兩位數的良好進展。風險生產預計為2019年上半年。
與N7流程(使用ARM A72 CPU內核+內部環形振蕩器)相比,Woo博士還分享了一些指標:
- 速度提高15%(最高速度達25%)
- 功率減少30%
- 通過創新的布局和布線提高了1.8倍的邏輯密度
- 通過poly pitch縮小和選擇性Lg和fin提高1.3倍模擬密度,產生更加結構化的布局
16FFC / 12FFC技術
Woo博士最后談到了射頻技術和路線圖。她提到基于N16和N12 FinFet的平臺技術覆蓋廣泛,涉及HPC、移動、消費者和汽車。16FFC和12FFC都表現出強大的采用數據,超過220個帶。 12FFC相較于16FFC,通過雙螺距BEOL、設備boost、6道stdcell庫和0.5V VCCmin實現10%的速度增益、20%的功率減少和20%的邏輯密度增加。