Слайд, представленный TSMC на Европейском форуме OIP, демонстрирует преимущества технологического процесса A14 (1.4 нм, подача энергии на лицевую сторону), запланированного к 2028 году, по сравнению с непосредственным предшественником. Судя по всему, A14 обеспечит на 16% более высокую производительность при той же мощности и сложности, а также на 27% меньшее энергопотребление при той же тактовой частоте и сложности по сравнению с N2 (2 нм, подача энергии на лицевую сторону). Однако для раскрытия полного потенциала технологий передового производства чип-дизайнерам, возможно, потребуется использовать более совершенные инструменты электронного автоматизированного проектирования (EDA).
При анонсе новых технологических процессов производители обычно раскрывают ряд характеристик, демонстрирующих относительную разницу между поколениями. По мере развития производственного узла производители чипов получают больше данных о его возможностях и, следовательно, уточняют его характеристики со временем. Именно это произошло с A14 от TSMC. Ранее компания заявляла, что по сравнению с N2 она будет обеспечивать на 10–15% более высокую производительность при той же мощности и количестве транзисторов, на 25–30% меньшее энергопотребление при той же тактовой частоте и сложности, а также примерно на 20% более высокую плотность транзисторов для «комбинированных чипов». Как видно из слайда, новый узел предложит немного более высокую производительность, чем ожидалось, но останется в пределах прогнозируемого уровня энергопотребления.
TSMC продемонстрировал слайд, чтобы показать масштабируемость своих технологических процессов, в рамках более широкой стратегии подтверждения того, что закон Мура жив и здоров, несмотря на замедление и серьезные проблемы. Тем не менее, на слайде перечислены только основные распространенные узлы и опущены N3B (который использовался в основном Apple и Intel) и межузловые обновления, такие как N3P и N2P. Хотя упоминание N3X, N2X и A16 имеет смысл, поскольку эти технологические процессы предназначены для конкретных применений, отсутствие межузловых обновлений несколько притупляет их значимость и достижения, которые они привносят, подчеркивая постепенный прогресс, достигнутый за годы.
Согласно слайду, переход от N7 (узла 2018 года) к A14 (узлу 2028 года) увеличивает производительность при том же уровне мощности в 1,83 раза и повышает энергоэффективность в 4,2 раза, что выглядит внушительно. Тем не менее, между этими технологиями целое десятилетие. TSMC также заявляет, что каждое новое крупное поколение технологического процесса обеспечивает примерно на 30% меньшее энергопотребление по сравнению с предыдущим узлом. В отличие от этого, улучшения производительности ограничены 15–18% для основных узлов, что в некоторой степени подчеркивает тот факт, что при разработке этих технологических процессов TSMC уделял больше внимания энергопотреблению.
Интересно, что существуют и другие способы повышения энергоэффективности конструкций, выходящие за рамки возможностей узлов TSMC. Например, разработчики чипов могут использовать инструменты EDA Cadence Cerebrus AI Studio и Synopsys DSO.ai для автоматизированной маршрутизации и компоновки (APR), использующие обучение с подкреплением для исследования более широкого пространства оптимизации в различных технологиях производства и компоновке, а также автоматически настраивать параметры проектирования и планировку для повышения производительности, мощности и площади (PPA).
Согласно слайду, этот подход обеспечивает 5% экономию энергии за счет оптимизированного потока APR, дополнительное улучшение на 2% за счет оптимизированной схемы металлизации и общую экономию энергии в 7%, что сопоставимо с тем, чего TSMC может добиться благодаря межузловым улучшениям. Разумеется, такие обещания следует воспринимать с долей скептицизма, поскольку не все конструкции можно оптимизировать в такой степени. Тем не менее, нельзя отрицать, что инструменты EDA, в целом, и более совершенные инструменты APR, в частности, играют все более важную роль в достижении более высокой производительности при меньшем энергопотреблении с использованием современных технологий производства.
Автор – Anton Shilov
