TSMC, 각 애플리케이션에 맞는 맞춤형 옵션을 제공하는 완전히 새로운 3nm “FinFlex” 노드 출시

TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)는 세계에서 가장 가치 있는 반도체 제조업체이며 업계에서 가장 큰 반도체 제조업체가 되는 길에 있습니다. 회사 설립 이후 꾸준한 성장만 있을 뿐이었다. 지난 몇 년 동안 급격하게 증가한 추세다.

여러 면에서 TSMC는 오늘날의 프로세서, GPU, MacBook, iPhone 등에 사용되는 최첨단 칩을 생산할 수 있는 세계 유일의 제조업체입니다. 이 회사는 AMD, NVIDIA 및 Apple을 포함한 주요 기술 회사에 반도체를 공급합니다. 

TSMC의 현재 주력 제품은 5nm FinFET 노드입니다. 현재 앞서 언급한 Apple은 M1 및 M2 칩에 5nm 노드를 사용하는 유일한 TSMC 고객입니다. 그러나 보고서에 따르면 회사의 M2 Pro 및 M2 Max SoC는 실제로 3nm 노드에서 제조될 수 있습니다. 그리고 오늘 TSMC가 공식 발표했습니다.

TSMC 3nm “Finflex”

5nm FinFET을 출시한 지 불과 2년 만에 TSMC는 차세대 3nm 공정 노드를 발표했으며 여기에는 흥미로운 뉘앙스가 있습니다. 회사는 더 높은 효율성 또는 최대 성능과 같은 특정 사용 사례에 중점을 둔 3nm 노드의 다양한 변형을 제공할 계획입니다. 

3nm TSMC 노드를 사용하는 모든 장치가 동일한 핀에 사용하는 것은 아닙니다. 어떤 경우에는 칩에서 순수한 성능의 마지막 비트를 짜내는 것이 우선순위인 반면, 일부 고객은 효율성을 최대화하려고 합니다. 그리고 물론 어떤 사람들은 두 가지 방법의 균형을 맞추기 위해 두 가지 방법 중 더 나은 방법을 선택할 것입니다.

그렇지만 이 모든 시나리오에서 한 가지는 동일하게 유지됩니다. 이것은 절충점입니다. 단일 설계는 발생하는 모든 문제에 대한 솔루션을 제공할 수 없으므로 동일한 설계의 여러 변형이 각각 특정 사용 사례에 맞게 조정됩니다. 

TSMC는 이를 “FinFlex”라고 부르므로 전체 제품 이름은 기술적으로 3nm FinFlex입니다. 기본적으로 고객이 선호도에 따라 선택할 수 있는 다양한 3nm 프로세서의 작은 메뉴입니다. 내부적으로 회사는 다양한 프로세스 옵션에서 트랜지스터당 다양한 핀 수를 제공함으로써 이를 달성합니다.

TSMC는 총 4가지 옵션을 제시했습니다. 첫째, 노드의 원래 기본 버전이 있고 그 뒤에 세 가지 변형이 있습니다. 그 중 하나는 더 높은 효율성을 위해 만들어졌고 하나는 더 높은 성능을 위해, 다른 하나는 가장 큰 다이 크기를 위해 만들어졌습니다. TSMC에서는 각각 3-2 FIN, 2-2 FIN 및 2-1 FIN이라고 부르지만 실제 이름은 약간 다릅니다.

위의 그래프에서 볼 수 있듯이 3-2 FIN은 가능한 최고의 성능에 최적화되어 있지만 무리 중 가장 효율이 낮습니다. 그에 반해 2-1 FIN은 최대한의 효율성을 최우선으로 생각합니다. 마지막으로, 2-2 FIN은 모든 면에서 약간의 개선이 있는 둘 사이의 균형과 거의 같습니다. 

따라서 일반적으로 표준 3nm 공정은 “N3”, 효율성 지향적인 공정은 “N3E”, 성능 지향적인 변형은 “N3P”, 최종적으로 균형 잡힌 변형은 가장 큰 공정을 만드는 데 이상적입니다. 다이 크기. , “N3X”라고 합니다.

그것은 테이블에 무엇을 가져다 줍니까?

흥미롭게도 TSMC는 고객이 이러한 옵션 중 하나에만 국한되지 않고 가장자리를 혼합하여 일치시켜 동일한 다이에서 사용하기 위해 선호하는 대로 노드를 사용자 지정할 수 있다고 말합니다. 이에 대한 좋은 예는 인텔이 새 프로세서에 대해 새로운 big.LITTLE 하이브리드 코어 아키텍처를 사용하는 방법입니다. 이 설계에서 N3P(성능) 노드는 큰 코어에, N3E(효율) 노드는 작은 코어에 사용할 수 있습니다.

이것은 TSMC의 매우 흥미로운 움직임입니다. 결코 이것이 회사의 맞춤형 기술 노드에 대한 첫 번째 시도는 아니지만 이러한 수준의 우수성은 그러한 최첨단 장비에서 이전에 본 적이 없습니다. 최근에 이 회사는 7nm의 개선된 버전인 6nm 노드를 제공하고 있으며 5nm에서 4nm로의 업그레이드와 유사한 작업을 수행할 계획이 있었습니다. 

뿐만 아니라. 회사의 개선된 16nm 노드는 12nm로 표시되어 있는데, 이는 트랜지스터의 실제 게이트 길이가 더 이상 제품 이름과 일치하지 않음을 의미합니다. TSMC가 새로운 3nm 제품에 가장 근접한 것은 기존 28nm 공정 노드로, 이 중 회사는 특정 사용 사례에 맞게 특별히 조정된 여러 변형을 만들었습니다. 

TSMC는 2022년 하반기에 단 몇 주 안에 3nm 공정에서 생산을 시작할 것이라고 합니다. 그렇긴 하지만, 기껏해야 2023년에 실제 제품에 사용되는 것을 보게 될 것입니다. 그리고 Apple이 이를 가장 먼저 채택할 것이라고 장담할 수 있습니다. 실제로 TSMC는 3nm 공정 노드의 전체 초기 출시를 Apple에만 할애할 것입니다.

이는 Apple과 TSMC가 불공정하고 반경쟁적인 거래를 체결했기 때문이 아니라(희망적으로) 다른 잠재 고객 중 누구도 현재 3nm 공정에 관심이 없기 때문입니다. AMD, NVIDIA 및 Intel은 아마도 3nm로의 업그레이드를 생각하고 있는 유일한 고객일 것이며 현재 모두 예약되어 있습니다.

GeForce RTX 40 시리즈 GPU와 Ryzen 7000 CPU 및 RDNA 3 GPU를 포함한 차세대 AMD 및 NVIDIA 제품은 대신 5nm 프로세스를 사용합니다. 인텔은 자체 프로세서 생산에 의존할 것입니다. 그러나 회사가 곧 출시될 Meteor Lake 프로세서에서 새로운 3nm GPU 타일 노드를 사용하는 데 관심이 있을 수 있다는 소문이 있지만 이것도 2023-2024년에 도착해야 합니다.

3nm는 아직 멀었다

따라서 애플을 제외하고는 아무도 3나노미터 기차를 위해 서두르지 않습니다. 그럼에도 불구하고 TSMC는 새로운 FinFlex 전략으로 진정한 승자가 되었습니다. 실제로 회사는 동일한 프로세스 노드의 다양한 변형을 제공함으로써 가능한 한 많은 고객을 끌어들입니다. 특정 사용 사례에 맞게 하드웨어를 맞춤화할 수 있다는 전망은 결국 3nm 공정을 시장의 나머지 노드와 차별화할 것입니다.

다른 노드에 대해 말하면 TSMC의 유일한 경쟁자는 인텔인 것으로 보이며, 인텔도 2025년까지 실리콘 부문에서 “분명한 리더십”을 달성할 태세입니다. 불과 몇 년 후인 2025년경에 Blue Team은 Intel용 칩에 혁명을 일으킬 20암페어 프로세스에서 RibbonFET 트랜지스터를 위해 FinFET를 단계적으로 제거할 것입니다. 

비슷한 시기에 FinFlex 기술의 가장 강력한 버전인 N3X도 같은 시기에 널리 보급되고 본격적인 전투가 시작됩니다. 지금은 장밋빛이지만, 인텔과 TSMC 사이에 조용한 전쟁이 벌어지고 있고, 반도체만큼이나 중요하다는 것이 증명되면서 이 싸움에서 패자는 없을 것 같습니다.