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台積電1.6納米新挑戰:「超級電軌」晶背供電複雜度超越PowerVia

2024年11月26日 首頁 » 熱門科技

台積電1.6納米新挑戰:「超級電軌」晶背供電複雜度超越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納米級)製程首批晶片。

外媒Tom′s Hardware報道,新製程采台積電獨家「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製程采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%性能;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1.6納米新挑戰:「超級電軌」晶背供電複雜度超越PowerVia


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設備寬度調製的NanoFlex功能,以實現最大的驅動強度。

台積電「超級電軌」技術通過專門的接觸點,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,達到最高性能與電源效率。從生產角度來看,這是實例是最複雜的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,以新方式布線,從而應用新布局布線策略,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布線軟體、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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