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TSMCの3nmアップデート:N3Pは生産中、N3Xは順調に進んでいます
TSMC
(画像提供:TSMC)

TSMCは、北米技術シンポジウム2025において、計画通り2024年第4四半期に、性能向上を図ったN3P(第3世代3nmクラス)プロセス技術を用いたチップの生産を開始したと発表した。N3PはN3Eの後継で、3nmクラスのIPを維持しながら性能向上が求められるクライアントおよびデータセンターアプリケーションをターゲットとしている。この技術は、今年後半にN3Xに後継される予定だ。

TSMCのN3Pは、N3Eの光学的な縮小版であり、設計ルールとIP互換性を維持しながら、同じリーク電流で5%の性能向上、または同一周波数で5%~10%の消費電力削減を実現します。また、ロジック、SRAM、アナログブロックを一般的に組み合わせた設計では、トランジスタ密度が4%向上します。N3Pの密度向上は光学性能の向上によるため、あらゆるチップ構造におけるスケーリングが向上し、特にSRAMを多用する高性能設計にメリットをもたらします。N3Pは現在生産中で、TSMCは現在、主要顧客向けにこの技術に基づく製品を開発中です。

TSMCの新プロセス技術のPPA改善を宣伝

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電話会議、イベント、記者会見、プレスリリースで発表されたデータ。Tom's Hardwareがまとめた。
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N3対N5

N3E対N5

N3P 対 N3E

N3X対N3P

-25%~-30%

-34%

-5% ~ -10%

-7%***

パフォーマンス

10%~15%

18%

5%

5%、Fmax @1.2V**

密度*

?

1.3倍

1.04倍

1.10倍***

HVM

2022年第4四半期

2023年第4四半期

2024年下半期

2025年後半

*TSMCが発表したチップ密度は、ロジック50%、SRAM 30%、アナログ20%の「混合」チップ密度を反映しています。
**同じ面積で。
***同じ速度で。
しかし、高性能アプリケーション向けの3nmクラスのプロセステクノロジの時代は、N3Pで終わるわけではありません。このノードの後に​​はN3Xが続き、N3Pと比較して、同じ電力で最大パフォーマンスが5%向上するか、同じ周波数で消費電力が7%削減されると約束されています。ただし、N3Pと比較したN3Xの主な利点は、最大1.2Vの電圧(3nmクラスのテクノロジとしては極端)をサポートしていることです。これにより、それを必要とするアプリケーション(クライアントCPUなど)で可能な絶対最大周波数(Fmax)が有効になります。このFmaxにはトレードオフがあり、リーク電力が最大250%高くなります。そのため、チップ開発者は、1.2V電圧を特徴とするN3Xベースの設計を構築する際には注意が必要です。 N3Xチップの量産は今年後半に予定通り行われる予定です。

「N3Pは昨年末、2024年に生産を開始しました」と、TSMCの事業開発・グローバルセールス担当シニアバイスプレジデント兼副COOであるケビン・チャン氏は述べています。「当社は3nm技術の強化を継続しています。[…] 当社の戦略は、新ノードの導入後も、お客様が技術のスケーリングメリットを享受できるよう、継続的に機能強化を行うことです。[…] お客様にとって、例えばエコシステム上でIPを開発するなど、新しいノードに移行することは大きな投資であることを認識しています。そのため、お客様が新しいノードごとに投資からより多くのメリットを享受し続けられるよう願っていますが、同時に製品レベルでの機能強化も提供しています。」

TSMC

(画像提供:TSMC)

TSMCは、1つのプロセス開発キット(例:N5、N5P、N4、N4P、N4C)内で複数のプロセス技術のイテレーションを提供する傾向があります。これにより、TSMCは高価な装置を可能な限り長く使用することができ、また顧客もIPを可能な限り長く再利用することができます。したがって、N3PとN3Xは、N3ファミリーの生産ノードに自然に追加されたと言えます。

技術愛好家の注目は、ゲート・オール・アラウンド(GAA)ナノシート・トランジスタを採用したTSMCの2nmクラスの製造プロセスに集まっていますが、今後数四半期で市場に登場するクライアントアプリケーション向けの高度なプロセッサの大部分(次世代のiPhone、iPad、Macを含む)は、TSMCのN3ファミリーのプロセステクノロジーで製造される予定です。

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アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。