TSMCは木曜日、台湾南部サイエンスパーク（STSP）にあるFab 18で「量産・生産能力拡張式典」を開催した。Fab 18は、同社のN3（3nmクラス）プロセス技術を用いたチップの製造拠点である。TSMCは、量産中の3nmチップの歩留まりは良好であり、N3技術ファミリーは今後長年にわたり顧客に提供できると述べている。
HVMのN3
TSMCのN5製造技術と比較して、同社のN3製造ノードは、（電力とトランジスタ数は同じ場合）10%～15%の性能向上、（周波数と複雑さは同じ場合）25%～30%の消費電力削減、そしてロジック密度を約1.6倍に高めることを約束しています。N3のSRAMビットセルサイズは0.0199µm^²で、N5の0.021µm^² SRAMビットセルと比較してわずか5%小さいため、SRAMのスケーリングはほとんど実現していません。
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| ヘッダーセル - 列 0 | N3E対N5 | N3対N5 |
|---|---|---|
| 同じ電力で速度向上 | +18% | +10%～15% |
| 同じ速度での電力削減 | -34% | -25%～-30% |
| ロジック密度 | 1.7倍 | 1.6倍 |
| HVM スタート | 2023年第2四半期/第3四半期 | 2022年下半期 |
TSMCの3nmクラスの製造プロセスの最初のイテレーションであるN3（N3Bとも呼ばれる）は、プロセスウィンドウがかなり狭いと報じられているため、早期導入企業による特定のアプリケーションでのみ使用されると予想されています。これは、特定の設計において歩留まりの低下につながる可能性があります。実際、報道によると、TSMCの顧客の大多数が、プロセスウィンドウの改善、性能向上、そしてさらなる消費電力削減を実現するN3E製造技術を採用しようとしているとのことです。ただし、この技術はSRAMのスケーリング（つまり、トランジスタ密度の低下）を犠牲にしています。N3Eは0.021µm²のSRAMビットセルを特徴としており、N5からの変更点はほとんどないか全くありません。これは、SRAMを多用する設計（CPU、GPU、SoCの大部分）では、ダイサイズが大きくなることを意味します。
N3は、チップ設計者にFinFlexを提供します。これは、チップのダイサイズと性能／消費電力を最適化する強力な手段です。FinFlexを使用すると、開発者は1つのブロック内で異なる種類のスタンダードセルを自由に組み合わせ、性能、消費電力、面積を正確に最適化できます。これは、トランジスタ性能とトランジスタ密度の両方を活用する複雑なシステムオンチップ（SoC）の設計者に特に役立ちます。
TSMCは最終的にN3ファミリーにさらに多くのノードを追加する予定です。このプロセスの最新バージョンには、パフォーマンスの向上を約束するN3P、トランジスタ密度の向上を目的としたN3S、そしてCPUなどのアプリケーション向けに電圧強化とさらなるパフォーマンス最適化を実現したN3Xがあります。
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高額にもかかわらず、N3を求める顧客が続出
噂によると、AMD、Apple、Broadcom、Intel、MediaTek、Nvidia、Qualcommなど、TSMCの主要顧客のほぼすべてがTSMCのN3ノードの使用に関心を示しているとのことですが、これらのチップ設計会社がそれぞれいつ、どの製品でTSMCの3nmプロセスに参入するかは不明です。Appleは、プレミアムSoCの1つにTSMCのN3を採用する最初の顧客の一つになると予想されていますが、それがどのSoCになるかは不明です。一方、AMDは2024年に発売予定のZen 5ベース製品の一部にN3を採用する予定であり、Nvidiaも同時期に発売予定の次世代BlackwellアーキテクチャベースのGPUにN3を採用する可能性が高いと見られています。
しかし、TSMCのN3の使用は安価ではありません。一部の報道によると、チップの受託製造業者であるTSMCは、3nmクラスの技術で処理されたウェハ1枚あたり最大2万ドルを請求する可能性があるとのことです。もちろん、TSMCの価格設定は生産量、設計、仕様など多くの要因に左右されるため、この数字は鵜呑みにしないようにしましょう。
一方、高額な見積もりは、ファブレスチップ設計者がTSMCの最先端ノードをプレミアム製品に留保し、より主流のデバイスは実績のある製造技術を用いて製造することを好む可能性を示唆しています。例えば、Appleは主力機種であるiPhone 16 Proに搭載されているA16 Bionicチップにのみ、TSMCのN4（4nmクラス）製造プロセスを採用しています。一方、同社のiPhone 14（Proではないモデル）は、2021年からTSMCのN5Pテクノロジーで製造されているA15 SoCを引き続き使用しています。
Fab 18 フェーズ8
TSMCは、N3プロセス技術のHVM導入を発表したほか、Fab 18フェーズ8棟の上棟式も開催しました。同社はFab 18において、N5およびN3ノードを用いた最先端のチップを製造しています。Fab 18フェーズ8に生産設備が導入されれば、TSMCの最先端製造プロセスにおける生産能力は大幅に拡大することになります。
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。
