Chip TSMC a 2 nm potrebbero superare i 18A di Intel: cosa significa

Nei processi di fabbricazione dei chip, le dimensioni dei componenti diminuiscono costantemente, passando da misure di alcuni decine di nanometri, come negli esemplari più vecchi, a dimensioni inferiori oggi ai 10 nanometri nei chip più avanzati. Questa corsa continua alla miniaturizzazione è fondamentale per migliorare le prestazioni dei chip, ridurre i consumi energetici e aumentare la densità di transistor nei circuiti integrati. Mentre il nanometro è ancora oggi l’unità di misura di riferimento per esprimere la dimensione dei transistor o meglio la dimensione media del gate di ciascun transistor, Intel ha aperto l’era angstrom presentando i suoi processi costruttivi 20Å e 18Å, equivalenti rispettivamente a 2 e 1,8 nanometri. Ancora è tutto sulla carta perché i primi chip a 20Å dovrebbero arrivare nel corso del 2024.

Sebbene i nuovi chip Intel siano destinati ad arrivare sul mercato prima dei suoi, il produttore taiwanese TSMC sostiene oggi che la sua tecnologia N3P (3 nanometri) offrirà risultati comparabili  con quelli del processo 18Å mentre N2 (2 nm) sarà in grado di battere la proposta Intel su tutta la linea, in termini quindi di potenza, prestazioni e area.

TSMC guarda con grande fiducia al futuro dei suoi chip

A giugno 2023 abbiamo spiegato nel dettaglio cosa cambia con i chip TSMC a 2 nm: vi invitiamo a rileggere quell’articolo perché contiene diverse informazioni interessanti sulla tecniche di progettazione e realizzazione dei moderni microchip.

Nel corso di una riunione con gli investitori, il CEO di TSMC – CC Wei – ha affermato che la tecnologia N2, più avanzata sia di N3P che di 18A, sarà la più avanzata in assoluto nel settore dei semiconduttori quando sarà lanciata sul mercato nel 2025.

L’espressione nodo produttivo è ampiamente utilizzata nell’industria dei semiconduttori e nella produzione di chip per descrivere una generazione specifica di una tecnologia di fabbricazione.  Indica le dimensioni minime delle strutture che possono essere prodotte utilizzando quella generazione di tecnologia.

Cosa sta facendo Intel con i nodi produttivi 20Å e 18Å

Il nodo produttivo 20Å di Intel, previsto per il 2024, promette di rappresentare una svolta innovativa poiché introdurrà l’utilizzo di transistor RibbonFET gate-all-around e una rete di distribuzione dell’alimentazione sul retro (BSPDN). Il nome “Ribbon” deriva dalla struttura del transistor che presenta un canale sottile e piatto, anziché un canale tradizionale a forma di lamina o striscia. L’obiettivo consiste nell’ottenimento di prestazioni migliorate rispetto ai transistor tradizionali, grazie alla riduzione della resistenza elettrica e al miglioramento dell’efficienza energetica.

L’espressione gate-all-around si riferisce alla configurazione del gate, ovvero l’elettrodo che controlla il flusso di corrente attraverso il canale del transistor. In un transistor gate-all-around, il gate circonda completamente il canale, permettendo un maggiore controllo sulla corrente e migliorando le prestazioni complessive del transistor.

Inoltre, in passato, la parte posteriore del wafer in silicio era poco sfruttata per scopi elettronici. Con la soluzione BSPDN le interconnessioni tra le sorgenti di alimentazione (come i generatori di tensione) e i componenti del chip che richiedono energia (ad esempio, i transistor) sono posizionate proprio sul retro. Invece di limitarsi all’uso della superficie anteriore del wafer, lo schema BSPDN prevede l’utilizzo della parte posteriore per migliorare la distribuzione dell’alimentazione.

Secondo Intel questo approccio non soltanto riporta in vita la legge di Moore ma consente performance più elevate, minori consumi energetici e una maggiore densità dei transistor. Il nodo produttivo 18Å andrà a perfezionare la nuova impostazione già tra fine 2024 e inizio 2025.

Come si sta muovendo TSMC

I processi di fabbricazione N3, N3E, N3P e N3X a 3 nm di TSMC si basano tutti sull’impiego di transistor FinFET di comprovata affidabilità e sulla tradizionale rete di alimentazione. Il più grande produttore di semiconduttori non sembra avere fretta di usare transistor GAAFET e BSPDN. Saranno utilizzati per la prima volta nel nodo produttivo N2 atteso per la seconda metà del 2025.

Per adesso CC Wei sottolinea che N3P è paragonabile in termini di prestazioni energetiche con il 18Å di Intel, seppur tecnologicamente più maturo, già disponibile e a costi nettamente inferiori.

Da parte sua, uno degli obiettivi principali di Intel per i prossimi anni è battere TSMC in termini di leadership tecnologica facendo decollare il progetto Intel Foundry Services (IFS) 2.0 fortemente voluto e sostenuto dal CEO Pat Gelsinger.