News TSMC N2U und N2A: „Ultra“-Version des 2-nm-Prozesses kommt für die Massen

[Volker]

TSMC bereitet eine finale Version des gerade gestarteten N2-Prozesses vor. N2U wird das Produkt für die große Masse – und das bereits ab 2028. Als Basis fungiert dabei der N2P-Prozess, der ohnehin schon ab diesem Jahr verfügbar werden soll. Kleine Kniffe in vielen Bereichen optimieren ihn weiter. N2A(utomotive) kommt ebenfalls.

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[SaschaHa]

So langsam sieht man an den Zahlen sehr deutlich, dass wir uns dem physikalischen Maximum nähern. Ich nehme mal an, dass der Aufpreis in keinem Verhältnis zum technischen Fortschritt steht

 

[Redirion]

N4P sollte schon eine Weile Mainstream sein,

Ab 2028 soll er[N2U] deshalb in den breiten Markt eingeführt werden – realistisch sind Produkte ab 2029 (TSMC erklärt auf Nachfrage, nicht auf die Farbe, sondern die Platzierung von N2U im Mainstream zu achten)

Laut der Grafik gibt es N2U im Mainstream bereits ab 2027, erste Produkte dann aber erst 2029? Klingt ja nicht sehr optimistisch.

Damit passt es dann für N3C ja wohl auch nicht mit Mainstream in diesem Jahr und Produkten im nächsten Jahr? Es ist ja gar nicht so lange her, da gab es noch Probleme mit N3P. Sind die komplett überwunden? Ist N3C damit auf Kurs? Wäre ja evenutell etwas für günstigere GPUs / Konsolen SOCs / APUs.

 

[BAR86]

So langsam sieht man an den Zahlen sehr deutlich, dass wir uns dem physikalischen Maximum nähern. Ich nehme mal an, dass der Aufpreis in keinem Verhältnis zum technischen Fortschritt steht

Ja schon N3P auf N2 ist eher gering, und von N2 auf N2P bzw. N2U ists dann auch nur noch... naja wenig.
Alles in allem stagniert also hier die Transistorentwicklung bzw. eigentlich Leistungsentwicklung, vor allem im PC Markt. Im Server/HPC Markt wird man einfach mit "mehr Chips" drauffahren.
2030 kommen dann bei TSMC die High NA Prozesse, da wirds noch 1x etwas deutlicher vorwärts gehen und dann wieder stagnieren.

 

[bensen]

Man sieht auch, das einige Prozesse ein wenig in Verzug geraten. N2X war mal für 2026 angedacht und A16 war mal zwischen 2026 und 2027 angesiedelt.
Dazu jetzt noch ein N2U, wahrscheinlich enthält der Optimierungen von A16 aber ohne BPD.
Sieht für mich so aus, als wären die Herausforderungen mit BPD größer als ursprünglich angenommen.

 

[Serandi.87]

hoffentlich dann auch in den RTX 6000 Rubin

 

[Matthias B. V.]

N4P sollte schon eine Weile Mainstream sein,

Laut der Grafik gibt es N2U im Mainstream bereits ab 2027, erste Produkte dann aber erst 2029? Klingt ja nicht sehr optimistisch.

Steht in der Beschreibung… Hatte mich zuerst auch gewundert. Die Farbe der Skala ist irrelevant die Platzierung der Bezeichnung ist relevant… Maximal unglücklich gewählt!

Damit passt es dann für N3C ja wohl auch nicht mit Mainstream in diesem Jahr und Produkten im nächsten Jahr? Es ist ja gar nicht so lange her, da gab es noch Probleme mit N3P. Sind die komplett überwunden? Ist N3C damit auf Kurs? Wäre ja evenutell etwas für günstigere GPUs / Konsolen SOCs / APUs.

Scheint bei TSMC auch immer mehr um PowerPoint als Fakten zu gehen.

 

[ric84]

Schon beeindruckend wie die Belichtung funktioniert.

 

[ThePlayer]

Also bei den Zahlen die sie von N2P auf N2U angeben. Frage ich mich ob man den N2U wirklich braucht.

 

[BAR86]

@ThePlayer Das sind halt iterative Weiterentwicklungen die vermutlich etwas bessere Yields zu den bestehenden Eigenschaften anbieten.
Für mich eher interessant ist da eher wie lange man bei N2 bleibt (bis 2030).
Wobei eben auch A14/13/12 nur N2 Varianten zu sein scheinen wie ich das verstehe.

Intel und TSMC dürften hier also technisch nahe beisammen liegen.

Wenn es um GPUs geht ist man hier ja witzigerweise eher bei "Mainstream". Weil die Dies so groß sind nehme ich an. Wir sind da bis ca 2027 in "N4" gefangen, weil N3 Produkte erst 2027 kommen.
Das zeigt eben auch die Unterschiede zwischen der Zeitleiste von TSMC (Produktionsstart) und tatsächlich Kaufbaren Consumer-Produkten.
Da wundert es eigentlich, dass man Zen 6 mit N2 dann schon 2026 kaufen kann.
Das wird dann auch der letzte größere Schritt für lange Zeit sein (im Consumer-Bereich). Denn wie du selbst sagst die N2P/U usw Varianten sind mini-Schritte

 

[peru3232]

Das sind halt iterative Weiterentwicklungen die vermutlich etwas bessere Yields zu den bestehenden Eigenschaften anbieten.

richtig, aber nicht nur. Es können alle möglichen Verbesserungen noch einfließen - die genannten Zahlen werden eventuell nur gemacht, weil eben so Angaben gemacht werden...
Der Prozess fängt bei der Komplexität der zu verwendenden Tools an, über den möglichen Durchsatz der erreicht werden kann, bis hin zu den nötigen Nebenkosten. Eventuell z.B. sind dann nur mehr halb so viele Belichtungsschritte notwendig -> dann wäre es wesentlich effizienter. Das ist nur ein Beispiel, um mögliche wesentliche Unterschiede aufzeigen zu können! Richtig relevant schlägt sich das dann allerdings auch im Preis nieder, der sich so für die Nutzer dieses U Prozesses ergeben kann, um auch "billigere" Massenware herstellen zu können

 

[Weyoun]

Ich würde dann gerne mal die kommenden N2A(utomtive) Chips bei uns im firmeneigenen EMV-Labor auf Herz und Nieren testen, vor allem in Bezug auf Einstrahlung. Derzeit haben ein Großteil unserer ASICs und µCs nicht ohne Grund noch Strukturbreiten um die 40 bis 45 nm...

 

[BAR86]

@Weyoun Sorry für die Summe Frage, was ist mit "Einstrahlung" gemeint?

 

[Matthias B. V.]

Also bei den Zahlen die sie von N2P auf N2U angeben. Frage ich mich ob man den N2U wirklich braucht.

Vielleicht können sie ein paar Belichtungsschritte weglassen und dadurch wird es günstiger? Oder die Ausbeite wurde verbessert. Das wäre die einzig sinnvolle Erklärung.


Leistung, Verbrauch und Fläche sind sicherlich kein Argument - Muss über den Preis und die Ausbeute gehen.

 

[RKCPU]

So langsam sieht man an den Zahlen sehr deutlich, dass wir uns dem physikalischen Maximum nähern. Ich nehme mal an, dass der Aufpreis in keinem Verhältnis zum technischen Fortschritt steht

Das ist auch TSMC klar, es wird massiv teurer, wenn Leute noch mehr Performance wollen.
Nur, ob Mainstream wirklich mehr benötigen wird bis Anfang der 2030er Jahre?

Nachdem zentrale KI die Halbleiterwerke mit teuren Wafern auslasten kann wäre Halt bei '2nm' im Mainstream auch wirtschaftlich erträglich für die Fertiger.

 

[Weyoun]

Sorry für die Summe Frage, was ist mit "Einstrahlung" gemeint?

Es gibt keine dummen Fragen, sondern nur dumme Antworten.
Einstrahlung ist das Gegenteil von Abstrahlung.

Abstrahlung (auch "Emission" genannt) geht von Halbleitern selbst aus (sehr gute "Strahler" sind zum Beispiel bei Halbleitern integrierte Oszillatoren (Schwingquarze), Takterzeuger, Frequenzteiler, Ladungspumpen etc.).

Einstrahlung bedeutet, wie gut oder schlecht die Halbleiter auf eingeprägte Störfrequenzen reagieren. Die sogenannte "Immunity" gibt es zum einen kabelgebunden (die Störungen werden zwischen dem kHz-Bereich und dem hohen MHz-Bereich direkt mit einer Art "Stromzange" auf den Kabelbaum aufgeprägt und dann wird geschaut, ob bestimmte Bauteile auf der Platine dann gestört werden (fehlerhafter Betrieb). Zum anderen werden mit Richtantennen Störsignale zwischen dem kHz-Bereich sowie dem GHz-Bereich (wird mit verschiedenen Antennen und Verstärkern realisiert) hohe elektromagntische Felder auf die Platinen eingeprägt und es wird geschaut, bis zu welchen Pegeln die Halbleiter unbeeindruckt arbeiten.

Bei Automotive, der Bahntechnik, Medizintechnik, der Raumfahrt sowie der Wehrtechnik sind die Anforderungen hier mit Abstand am höchsten, weshalb es bis auf weiteres keine Vor-Ort-Steuergeräte mit 2 nm geben wird, die wirklich sicherheitskritisch sind (bei Automotive z.B. bei Steuergeräten, die mit Antrieb (Motor und Getriebe), Bremsen sowie wichtigen ADAS-Helferlein (Fahrerassistenzsysteme) betraut werden.
Selbst die jetzt von TSMC vorgestellten 2nm speziell für Automotive Fertigungsprozesse sind ausschließlich für NICHT-sicherheitskritische Anwendungen vorgesehen (z.B. Infotainment). Alle wirklich sicherheitskritischen Anwendungen benötigen eine "Robustheit" gegenüber EMV (elektromagnetische Verträglichkeit), die mit 2nm Strukturbreiten einfach nicht realisierbar sind (zumindest nicht auf Siliziumbasis).

 

[RKCPU]

Für mich eher interessant ist da eher wie lange man bei N2 bleibt (bis 2030).

Naja, die kommenden Zen 6 Designs APU in N3 werden dann wohl 2028 auf N2U als Shrink kommen.
Vielleicht dann als Zen 6+ ?!?

Da wundert es eigentlich, dass man Zen 6 mit N2 dann schon 2026 kaufen kann.
Das wird dann auch der letzte größere Schritt für lange Zeit sein (im Consumer-Bereich). Denn wie du selbst sagst die N2P/U usw Varianten sind mini-Schritte

Das 12er Chiplet Zen 6 in N2 dürfte bleiben, da ja für Server und für X3D.
Vielleicht dann einmal zusätzlich in N2U ein Chiplet mit 6* Zen 6 plus 6* Zen 6c ?
? Dann wie (ohne X3D Option):
4 & 4
4 & 6
6 & 4
6 & 6

 

[BAR86]

Es gibt keine dummen Fragen, sondern nur dumme Antworten.
Einstrahlung ist das Gegenteil von Abstrahlung.

Abstrahlung (auch "Emission" genannt) geht von Halbleitern selbst aus (sehr gute "Strahler" sind zum Beispiel bei Halbleitern integrierte Oszillatoren (Schwingquarze), Takterzeuger, Frequenzteiler, Ladungspumpen etc.).

Einstrahlung bedeutet, wie gut oder schlecht die Halbleiter auf eingeprägte Störfrequenzen reagieren. Die sogenannte "Immunity" gibt es zum einen kabelgebunden (die Störungen werden zwischen dem kHz-Bereich und dem hohen MHz-Bereich direkt mit einer Art "Stromzange" auf den Kabelbaum aufgeprägt und dann wird geschaut, ob bestimmte Bauteile auf der Platine dann gestört werden (fehlerhafter Betrieb). Zum anderen werden mit Richtantennen Störsignale zwischen dem kHz-Bereich sowie dem GHz-Bereich (wird mit verschiedenen Antennen und Verstärkern realisiert) hohe elektromagntische Felder auf die Platinen eingeprägt und es wird geschaut, bis zu welchen Pegeln die Halbleiter unbeeindruckt arbeiten.

Bei Automotive, der Bahntechnik, Medizintechnik, der Raumfahrt sowie der Wehrtechnik sind die Anforderungen hier mit Abstand am höchsten, weshalb es bis auf weiteres keine Vor-Ort-Steuergeräte mit 2 nm geben wird, die wirklich sicherheitskritisch sind (bei Automotive z.B. bei Steuergeräten, die mit Antrieb (Motor und Getriebe), Bremsen sowie wichtigen ADAS-Helferlein (Fahrerassistenzsysteme) betraut werden.
Selbst die jetzt von TSMC vorgestellten 2nm speziell für Automotive Fertigungsprozesse sind ausschließlich für NICHT-sicherheitskritische Anwendungen vorgesehen (z.B. Infotainment). Alle wirklich sicherheitskritischen Anwendungen benötigen eine "Robustheit" gegenüber EMV (elektromagnetische Verträglichkeit), die mit 2nm Strukturbreiten einfach nicht realisierbar sind (zumindest nicht auf Siliziumbasis).

Danke für die tolle, ausführliche und informative Antwort.
Ich kannte den Begriff bislang nicht und habe mich gefragt ob es etwas mit kosmischer Strahlung zu tun hat. Ich durfte mich im Rahmen eines Projektes einmal mit Radiation Hardening beschäftigen, also Chips für die Raumfahrt und so wie ich das lese gibt es bei dir einige Parallelen