Foundry: TSMC schafft komplettes Ökosystem für 5-nm-Fertigung

TSMC schafft mit seinen Partnern ein Ökosystem, um die 5-nm-Fertigung an den Start zu bringen. Der technologische Fortschritt und die schwierige Fertigung verlange dabei nach Zusammenarbeit zwischen mehreren großen Firmen der Branche. Doch der Leistungssprung kann dann deutlich ausfallen.

EUV macht den Weg frei

Die anstehende 5-nm-Fertigung (N5) gilt als großer Schritt bei TSMC, sie soll wie auch schon 7 nm ein eher langlebiger node sein – von 10 nm als Zwischenlösung hatte sich das Unternehmen flott verabschiedet. Die Boni, die TSMC bei N5 verspricht, können sich sehen lassen. Gegenüber der aktuellen 7-nm-Fertigung soll die 5-nm-Fertigung „1.8X logic density and 15% speed gain on an ARM® Cortex®-A72 core“ liefern, parallel dazu „superior SRAM and analog area reduction enabled by the process architecture“ bieten. Während der Geschwindigkeitszuwachs also eher überschaubar ausfällt, ist die Skalierung nicht nur von Logik-Elementen sondern auch von SRAM und weiteren analogen Bauteilen beeindruckend.

Den Hauptanteil dazu beitragen wird EUV, die nach Jahrzehnten der Forschung und Entwicklung einsatzbereit ist. TSMC testet sie bereits in der zweiten Ausbaustufe von 7 nm (N7+), ab Mitte des Jahres wird es Produkte mit der Mischung aus klassischer und neuer Lithografie geben, die Serienproduktion ist vor wenigen Tagen angelaufen. Bei 5 nm wird voll und ganz auf EUV-Lithografie vertraut, nur noch einzelne Schichten dürften mit klassischer Immersionslithografie belichtet werden, sei es aus Kostengründen oder wenn der Vorteil zu gering ist.

Schnelle Marktreife angestrebt

Mit Ansys, Cadence, Synopsys und Mentor Graphics sind alle großen Anbieter von Design-Tools mit bei TSMC im Boot. Über die Open Innovation Platform will der Hersteller nicht nur Design-Richtlinien, verschiedene Tools und die benötigte IP inklusive 3rd-Party-Lösungen wie Speichercontroller bereitstellen, sondern eine komplette Infrastruktur soll geboten werden. Damit will es TSMC Kunden ermöglichen, zügig eigene 5-nm-Chips zu entwickeln, die direkt auf die Foundry abgestimmt und entsprechend schnell zu fertigen sind, was auch bei einem frühen Eintritt in den Markt von Vorteil ist.

Die ersten Kunden hätten damit bereits begonnen, sie ebnen den Weg für Verbesserungen und die ersten Produkt-tape-outs. Wer das ist, wird namentlich wie üblich nicht genannt. Da TSMC aber von Mobile-Chips bis zu High-Performance-Produkten sowie AI und 5G spricht und damit fast jeden Marktbereich abdeckt, werden nahezu alle bisherigen Kunden von TSMC auch in Zukunft bei 5 nm vertreten sein. Ab 2020 will TSMC erste 5-nm-Chips in Serie fertigen.