TSMCはN2（2nm）製造プロセスの詳細をまだ明らかにしていないが、世界最大の半導体受託製造会社である同社は、このノードの需要が非常に高まると確信しており、すでに需要を満たすために追加のファブ建設を検討していると、同社の会長は述べている。さらに、TSMCは先端チップパッケージング用のファブを2つ建設する計画があると報じられている。
TSMCのN2：1つの工場を計画、もう1つを検討中
TSMCのマーク・リュー会長は、宝山近郊の新しいN2工場の生産能力が需要を満たすのに十分でない場合、同社は台湾・台中の拠点にもう一つの最先端生産施設を建設する予定だと語ったとDigiTimesが報じている。
GAAFET
TSMCは、N2プロセスノードにゲート・オール・アラウンド（GAAFET）トランジスタ構造（ナノワイヤ、ナノリボンなどとも呼ばれる）を採用すると一般的に考えられています。同社は15年にわたりGAAFETを研究しており、最近では0.46Vで動作する32MbナノシートSRAMプロトタイプを実証しました。そのため、GAAはN2プロセスノードに最も採用される可能性が高いトランジスタ技術です。
新しいトランジスタ構造への移行は、TSMCだけでなく、そのパートナーや顧客にとっても大きな出来事です。契約メーカー自身も、前世代のFinFETベースノード向けに設計された機能を一切再利用することなく、全く新しいライブラリを開発する必要があります。
CadenceやSynopsysのような企業は、全く新しい電子設計自動化（EDA）ツール群を構築し、全く新しいIPライブラリを開発する必要に迫られるでしょう。チップ開発者は、全く新しい設計ルールとフローを採用し、これまで再利用できたものもすべてゼロから作り直す必要に迫られるでしょう。最後に、2014年から2015年にかけてFinFET構造への移行がチップ設計コストを上昇させたように、GAAFETの採用も再び設計コストを上昇させる可能性が高いでしょう。
TSMCはN2ノードのスケジュールを公表していません。先月、同社は2022年後半にFinFETベースのN3プロセス技術を用いた量産を開始すると発表しました。TSMCは通常、大規模なアルファ顧客の要件を満たすために毎年新しいノードを導入しているため、2023年にはN3の改良版（N3+、N3Pなど）か、N2の使用を開始すると予想するのが理にかなっています。いずれにせよ、TSMCの2nm技術の実現には少なくとも3年はかかるでしょう。
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新たな先進包装施設の計画が報道される
現代の最先端プロセス技術は、研究開発、製造、チップ設計の面で非常に複雑かつ高価です。同時に、10～20年前ほどノード間のスケーリングやメリットが必ずしも大きくないという現状があります。そのため、特定のレベルの性能と機能を実現するために、最先端技術を用いて大型のモノリシックチップを開発することは、多くの場合最適とは言えません。
代わりに、チップレット設計を採用し、各チップレットを最適なプロセスで製造することが理にかなっています。チップレットの統合には、高度な2.5Dパッケージング技術と3Dスタッキング技術が必要であり、これらの技術の需要は近年急速に増加すると予想されています。
TSMCは、3DFabricと呼ばれる高度な2.5Dパッケージングおよび3Dシリコンスタッキング技術を多数保有しています。TSMCのロジックオンロジックスタッキング技術であるCoW（チップオンウェーハ）およびWoW（ウェーハオンウェーハ）は、高度なフロントエンド製造設備を必要とします。一方、CoWoS（チップオンウェーハオンサブストレート）などのインターポーザベースのパッケージング手法や、InFO（統合ファンアウト）などのパッケージオンパッケージ相互接続は、バックエンド製造技術を必要とします。
ロジックオンロジックの統合は、CoWoSやInFOのような技術よりも本質的に複雑で高価ですが、あらゆる種類の3DFabricにはクリーンルームが必要であり、そのようなパッケージング施設は一般的なテストおよびパッケージング工場とは大きく異なります。さらに複雑なことに、複数のチップレットを搭載した高度なプロセッサは、3Dスタックと2.5Dパッケージの両方を使用するため、次世代のパッケージング施設はバックエンドとフロントエンドの両方の技術をサポートする必要があります。
現在、TSMCは台湾各地に4つの先進パッケージング施設を保有しています。TSMCは、今後数年間で3DFabricサービスの需要が堅調に推移すると予測しており、フロントエンドの3DスタッキングとバックエンドのCoWoSおよびInFOパッケージングプロセスの両方を提供する2つの新しいパッケージング施設の建設を準備していると、DigiTimesは情報源を明らかにせずに報じています。
ファブの一つは、台湾北部の新竹科学園区の竹南地区に建設される予定です。このファブは、TSMCのFacebook発表を引用したFocusTaiwanによると、建設・設備完了後の総工費は101億1000万ドルと報じられています。業界で最も高額なテスト・パッケージング施設となる可能性が高いです。このファブは2021年後半に稼働開始予定です。
もう1つの工場は台湾南部サイエンスパークに設置され、2022年に量産を開始する予定です。
出典: DigiTimes (1, 2)、FocusTaiwan
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。
