臺積電 N4X 工藝技術，專注于 HPC 的技術產品
2021-12-20 13:40:19??????點擊：
今天臺積電推出了 N4X 工藝技術，專為高性能計算 (HPC) 產品的苛刻工作負載量身定制。N4X 是臺積電首款專注于 HPC 的技術產品，代表了 5 納米系列中的終極性能和最大時鐘頻率。“X”標志是專為 HPC 產品開發的臺積電技術保留的。
HPC產品的特殊性包括：
更高的性能和通常更高的頻率；功耗約為 100 瓦 - 在極端情況下接近 1000 瓦；功率包絡中更高的利用率和更高的動態功率百分比；SoC 上的更多 SRAM (>1Gb)；更高的內存帶寬；更高速的 IO 連接；更大的芯片尺寸對可制造性和良率構成挑戰。
憑借其在 5nm 量產方面的經驗，臺積電進一步增強了其技術，以生產適合HPC產品的特性的 N4X。這些功能包括：
針對高驅動電流和最大頻率優化的器件設計和結構；高性能設計的后端金屬堆棧優化；超高密度金屬-絕緣體-金屬電容器，可在極端性能負載下實現穩健的電力傳輸。
這些 HPC 功能將使 N4X 的性能比 N5 提高 15%，或比速度更快的 1.2 伏 N4P 提高 4%，晶體管性能作為電壓的函數得到優化，漏電流略有折衷。
N4X 可以實現超過 1.2 伏的驅動電壓并提供額外的性能。
目標金屬層的電阻和寄生電容更低 - 后端金屬層優化極大地影響了 HPC 產品，因為更大的芯片尺寸、更高的時鐘頻率和更高的工作電壓。
超高密度金屬-絕緣體-金屬電容器，提供最有效和可靠的電力輸送 - 根據產品設計，該性能元件可以最大限度地減少高電流負載下的電源電壓下降，并將產品性能提高 2~3%。
臺積電業務發展高級副總裁 Kevin Zhang 博士表示：“HPC 現在是臺積電增長最快的業務部門，我們很自豪地推出 N4X，這是我們超高性能半導體技術‘X’系列中的第一個。” 為了滿足高性能計算領域的需求，臺積電不僅定制了 'X' 半導體技術以釋放終極性能，而且還將其與 3DFabric ?先進封裝技術相結合，以提供最佳的高性能計算平臺。
客戶還可以借鑒 N5 工藝的通用設計規則來加速其 N4X 產品的開發。臺積電預計 N4X 將在 2023 年上半年進入風險生產階段。
臺積電5nm家族
N4X是臺積電5nm家族的第四個強化版本，之前三個強化技術分別為N5P、N5A、N4P。
N5P是最先推出 N5 的性能增強版本，它將通過向后兼容的設計規則提供額外的功率和性能改進，以實現輕松的 IP 移植。SRAM 單元將在頻率提升和節能方面獲得進一步的性能提升。
今年6月，臺積電推出N5A工藝主要用于汽車領域，例如支持AI的駕駛員輔助和車輛駕駛艙的數字化。N5A在滿足N5的性能，功率效率和邏輯密度的同時，滿足AEC-Q100 Grade 2以及其他汽車安全和質量標準的嚴格質量和可靠性要求。 臺積電N5A計劃于2022年第三季度上市。
今年10月，臺積電推出了N4P技術。N4P 將比N5技術提供 11% 的性能提升，比 N4 提高 6%。與 N5 相比，N4P 還將提供 22% 的電源效率改進以及 6% 的晶體管密度改進。此外，N4P 通過減少光罩數量降低了工藝復雜性并縮短了晶圓周期時間。
HPC產品的特殊性包括：
更高的性能和通常更高的頻率；功耗約為 100 瓦 - 在極端情況下接近 1000 瓦；功率包絡中更高的利用率和更高的動態功率百分比；SoC 上的更多 SRAM (>1Gb)；更高的內存帶寬；更高速的 IO 連接；更大的芯片尺寸對可制造性和良率構成挑戰。
憑借其在 5nm 量產方面的經驗，臺積電進一步增強了其技術，以生產適合HPC產品的特性的 N4X。這些功能包括：
針對高驅動電流和最大頻率優化的器件設計和結構；高性能設計的后端金屬堆棧優化；超高密度金屬-絕緣體-金屬電容器，可在極端性能負載下實現穩健的電力傳輸。
這些 HPC 功能將使 N4X 的性能比 N5 提高 15%，或比速度更快的 1.2 伏 N4P 提高 4%，晶體管性能作為電壓的函數得到優化，漏電流略有折衷。
N4X 可以實現超過 1.2 伏的驅動電壓并提供額外的性能。
目標金屬層的電阻和寄生電容更低 - 后端金屬層優化極大地影響了 HPC 產品，因為更大的芯片尺寸、更高的時鐘頻率和更高的工作電壓。
超高密度金屬-絕緣體-金屬電容器，提供最有效和可靠的電力輸送 - 根據產品設計，該性能元件可以最大限度地減少高電流負載下的電源電壓下降，并將產品性能提高 2~3%。
臺積電業務發展高級副總裁 Kevin Zhang 博士表示：“HPC 現在是臺積電增長最快的業務部門，我們很自豪地推出 N4X，這是我們超高性能半導體技術‘X’系列中的第一個。” 為了滿足高性能計算領域的需求，臺積電不僅定制了 'X' 半導體技術以釋放終極性能，而且還將其與 3DFabric ?先進封裝技術相結合，以提供最佳的高性能計算平臺。
客戶還可以借鑒 N5 工藝的通用設計規則來加速其 N4X 產品的開發。臺積電預計 N4X 將在 2023 年上半年進入風險生產階段。
臺積電5nm家族
N4X是臺積電5nm家族的第四個強化版本，之前三個強化技術分別為N5P、N5A、N4P。
N5P是最先推出 N5 的性能增強版本，它將通過向后兼容的設計規則提供額外的功率和性能改進，以實現輕松的 IP 移植。SRAM 單元將在頻率提升和節能方面獲得進一步的性能提升。
今年6月，臺積電推出N5A工藝主要用于汽車領域，例如支持AI的駕駛員輔助和車輛駕駛艙的數字化。N5A在滿足N5的性能，功率效率和邏輯密度的同時，滿足AEC-Q100 Grade 2以及其他汽車安全和質量標準的嚴格質量和可靠性要求。 臺積電N5A計劃于2022年第三季度上市。
今年10月，臺積電推出了N4P技術。N4P 將比N5技術提供 11% 的性能提升，比 N4 提高 6%。與 N5 相比，N4P 還將提供 22% 的電源效率改進以及 6% 的晶體管密度改進。此外，N4P 通過減少光罩數量降低了工藝復雜性并縮短了晶圓周期時間。
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