台積電 1.6 奈米新挑戰:「超級電軌」晶背供電複雜度超越英特爾 PowerVia

作者 | 發布日期 2024 年 11 月 25 日 10:51 | 分類 半導體 , 晶圓 , 晶片 line share Linkedin share follow us in feedly line share
台積電 1.6 奈米新挑戰:「超級電軌」晶背供電複雜度超越英特爾 PowerVia

台積電在歐洲開放創新平台(OIP)生態系統論壇宣布,如期 2026 年底量產 A16(1.6 奈米級)製程首批晶片。

外媒 Tom′s Hardware 報導,新製程採台積電獨家「超級電軌」(Super Power Rail,SPR)晶片背面供電(BSPDN),實現增強的電源傳輸及更高的電晶體密度。不過 BSPDN 解決某些挑戰的同時,也增加其他挑戰,因此需要更多設計工作。

台積電 A16 製程採 GAAFET 架構,與 N2 系列製程類似,並含背面電源軌道,以加強電源傳輸並提高電晶體密度。相比 N2P 製程,A16 預期相同電壓與複雜度下可提升 8%~10% 效能;相同頻率與電晶體數量下可降低 15%~20% 功耗;晶片密度提升 1.07~1.10 倍。

台積電設計解決方案探索與技術基準部門主管 Ken Wang 表示,N2P 到 A16 的邏輯布局轉換相當直接,因為單元結構和大部分的布局模式大都相同,除了保持相同的正面結構外,A16 優點在於繼承 N2 裝置寬度調變的 NanoFlex 功能,以實現最大的驅動強度。

台積電「超級電軌」技術透過專門的接觸點,將背面電源傳輸網路直接連接至每個電晶體的源極與汲極,將導線長度與電阻降至最低,達到最高效能與電源效率。從生產角度來看,這是實作是最複雜的 BSPDN 設計之一,其複雜度超越英特爾的 Power Via 技術。

這代表晶片設計人員必須重新設計電源傳輸網路,以新方式佈線,從而應用新布局佈線策略,另外須進行散熱緩解,因晶片熱點將位於一組導線下方,增加散熱難度。

Ken Wang 指出,新方法涉及新熱感應佈線軟體、新時脈樹構造、不同 IR-Drop 分析、不同電壓分布(dissimilar power domains),以及不同熱分析簽核等。這都需要新版 EDA 工具和模擬軟體。

(首圖來源:shutterstock)

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