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台积电2nm更多细节曝光,同电压下可将功耗降低24%~35%或将性能提高15%

2024-12-31 10:49:05 0浏览 收藏

大家好,今天本人给大家带来文章《台积电2nm更多细节曝光,同电压下可将功耗降低24%~35%或将性能提高15%》,文中内容主要涉及到,如果你对科技周边方面的知识点感兴趣,那就请各位朋友继续看下去吧~希望能真正帮到你们,谢谢!

台积电2nm更多细节曝光,同电压下可将功耗降低24%~35%或将性能提高15%

台积电于近期IEEE国际电子设备会议(IEDM)上公布了其N2(2nm级)工艺的更多细节。这项先进制程有望在相同电压下降低24%~35%的功耗,或提升15%的性能,晶体管密度较上一代3nm工艺提升1.15倍。这些显著优势主要归功于台积电全新的全栅极(GAA)纳米片晶体管和N2 NanoFlex设计技术,以及IEDM会议上介绍的其他多项改进。

纳米片晶体管允许设计者灵活调整通道宽度,以平衡性能和功耗。N2工艺还引入了N2 NanoFlex DTCO技术,使设计者能够开发面积更小、功耗更低的短单元,或性能更优的高单元。该技术还包含六个电压阈值水平(6-Vt),电压范围跨度为200mV,这得益于台积电第三代偶极子集成技术,集成了n型和p型偶极子。

N2工艺在工艺和设备层面上的创新,旨在通过改进薄片厚度、结、掺杂剂活化和应力工程来提升晶体管驱动电流,并降低有效电容(Ceff),从而实现卓越的能效。这些改进分别使n型和p型纳米片晶体管的I/CV速度提升了约70%和110%。

与FinFET相比,N2纳米片晶体管在0.5V~0.6V的低电源电压范围内,每瓦性能显著提升。工艺和设备优化可将时钟速度提升约20%,并在0.5V工作电压下将待机功耗降低约75%。此外,集成N2 NanoFlex和多阈值电压(多Vt)选项,为高逻辑密度节能处理器提供了更灵活的设计空间。

晶体管架构和DTCO技术的优势直接影响SRAM的可扩展性,而这在近年来的尖端节点下一直是挑战。借助N2,台积电实现了约38Mb/mm²的创纪录2nm SRAM密度,并同时降低了功耗。由于GAA纳米片晶体管具有更严格的阈值电压变化(Vt-sigma),与基于FinFET的设计相比,N2将高电流(HC)宏的最低工作电压(Vmin)降低了约20mV,将高密度(HD)宏的最低工作电压降低了30~35mV。这些改进使SRAM读写功能能够在低至约0.4V的电压下保持稳定的良率和可靠性。

除了新型晶体管外,N2还采用了全新的中段(MoL)、后端(BEOL)和远BEOL布线技术,将电阻降低了20%,并提高了性能效率。N2的MoL现在使用无障碍钨布线,可将垂直栅极接触(VG)电阻降低55%,并将环形振荡器的频率提升约6.2%。此外,首个金属层(M1)现在只需一次EUV曝光和一次蚀刻步骤(1P1E)即可完成,从而降低了复杂性、减少了掩模数量并提高了整体工艺效率。台积电表示,对M1使用EUV 1P1E可将标准单元电容降低近10%,并节省多个EUV掩模。此外,N2可将金属(My)和通孔(Vy)电阻降低10%。

针对高性能计算(HPC)应用,N2还增加了超高性能MiM(SHP-MiM)电容器,其电容约为200fF/mm²,通过减少瞬态电压下降来帮助实现更高的最大工作频率(Fmax)。

到这里,我们也就讲完了《台积电2nm更多细节曝光,同电压下可将功耗降低24%~35%或将性能提高15%》的内容了。个人认为,基础知识的学习和巩固,是为了更好的将其运用到项目中,欢迎关注golang学习网公众号,带你了解更多关于台积电,2nm的知识点!

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