No Simpósio de Tecnologia Norte-Americano de 2024, a TSMC detalhou seu progresso e planos para seus nós de tecnologia de 2 nm, incluindo a inovadora tecnologia NanoFlex. Assim como a TSMC planejou, a empresa iniciará a produção em massa de chips em sua tecnologia de processo N2 no segundo semestre de 2025. Enquanto isso, o N2P da TSMC – o nó de classe 2nm de 2ª geração da empresa – não oferecerá uma rede traseira de fornecimento de energia. No entanto, os nós de 2 nm ainda apresentarão circuitos de energia aprimorados em comparação com os processos de 3 nm.
A próxima tecnologia de fabricação N2 da TSMC promete avanços significativos em relação aos processos de fabricação N3E existentes, com aumentos de desempenho esperados de 10% a 15% e uma redução no consumo de energia de 25% a 30%. Além disso, a transição para o nó N2 deverá aumentar a densidade do chip em aproximadamente 1,15 vezes, uma melhoria significativa. No total, espera-se que a família N2 da TSMC inclua pelo menos três nós: vanilla N2, N2P com desempenho aprimorado e N2X orientado a HPC.
Todas as tecnologias de processo N2 da TSMC contarão com transistores nanosheet gate-all-around (GAA) que permitem aos fabricantes de chips aumentar a largura do canal para aumentar o desempenho ou reduzi-la para reduzir o consumo de energia. Isso dá aos designers de chips e às fábricas bastante flexibilidade, mas a TSMC vai um passo além com sua família N2 e sua tecnologia NanoFlex.
O NanoFlex permite que os projetistas de chips misturem e combinem células padrão de várias bibliotecas (alto desempenho, baixo consumo de energia, alta densidade) dentro do mesmo bloco, otimizando o desempenho, a potência e as características da área do chip. Os nós de produção N3 da TSMC já suportam a tecnologia FinFlex, fornecendo recursos semelhantes, mas as coisas funcionam de maneira muito diferente com os transistores de nanofolhas GAA por razões óbvias. A TSMC afirma que podemos esperar um desempenho até 15% maior com designs personalizados, embora este seja, obviamente, o melhor cenário.
No entanto, a TSMC revisou alguns dos recursos de sua tecnologia de fabricação N2P. Ao contrário dos anúncios anteriores, o N2P não incorporará uma rede traseira de fornecimento de energia, optando, em vez disso, por mecanismos convencionais de fornecimento de energia. Esta decisão redireciona a integração desse fornecimento avançado de energia para nós de geração futura, particularmente A16 e A14.
Outro grande aprimoramento no nó N2 é a integração de um capacitor metal-isolante-metal (SHPMIM) de super alto desempenho. Este novo capacitor possui mais que o dobro da densidade de capacidade e reduz a resistência de folha e via em 50%, em comparação com seu antecessor, o capacitor de metal isolante de super alta densidade (SHDMIM) lançado há vários anos. A introdução do SHPMIM melhorará muito a estabilidade do fornecimento de energia, o que otimizará o desempenho e o consumo de energia.
Em geral, o N2 da TSMC está no caminho certo e, com o A16 pronto para coexistir com o N2P, a empresa terá diversas ofertas bastante competitivas nos próximos anos.