台积电宣布推出4nm制程工艺——N4P

2021-11-22 13:53:27

近日，全球代工龙头TSMC宣布推出4nm制程工艺——N4P，希望在明年赢得苹果A16处理器的OEM订单。TSMC表示，凭借5纳米(N5)、4纳米(N4)、3纳米(N3)和最新的N4P工艺，它将能够为行业提供多样化和强大的技术组合选择。

这是一个4纳米的工艺。实际上，N4P是当前流程节点的进一步增强版本，就像TSMC之前推出的N6一样。从下图可以看出，TSMC遵循摩尔定律的工艺节点提升路线图中没有6nm的迹象。

实际上，N4P工艺是TSMC 5纳米工艺的第三个增强版本。继N5、N5P、N4P工艺之后，TSMC进一步提升了N4P工艺中的工艺性能。据TSMC介绍，与第一代N5工艺相比，N4P工艺使晶体管密度提高了6%，效率提高了11%，比上一代N4P工艺提高了6%。此外，N4P工艺进一步降低了芯片的功耗，比N5工艺降低了22%。

此外，在N4P工艺中，TSMC进一步减少了掩膜层的数量，从而降低了芯片制造的复杂度，提高了客户产品的生命周期。为了方便客户在N5和N4节点上移植产品，TSMC表示将寻求最大化N4和N5之间的设计兼容性，降低将设计完全移植到新节点的成本。

TSMC业务发展高级副总裁张凯龙博士指出：“通过N4P工艺，TSMC加强了我们与先进逻辑半导体技术的结合，每一项技术都具有独特的性能、效率和成本组合。N4P经过优化，为HPC和移动应用提供了进一步增强的先进技术平台。”

TSMC表示，N4P工艺设计将得到TSMC对于硅IP和EDA集成设计生态系统的大力支持。得益于TSMC及其开放创新平台合作伙伴帮助加快产品开发周期，首批基于N4P技术的产品预计将于2022年下半年发布。

TSMC发布N4P工艺后，WikiChip官网拓展了TSMC的技术路线，如上图所示。我们可以发现一个非常有趣的现象。当流程节点稍微收缩时，TSMC在每个“标准节点”上区分出越来越多的扩展流程。有从业者认为，TSMC此举从侧面反映了当前摩尔定律演进的压力，后续的N3和N2进程节点有望延伸更多“进程分支”，掩盖摩尔定律停滞不前的事实。

从时间节点不难看出，TSMC N4P工艺的目标是明年苹果A16处理器的订单。根据之前的报道，苹果A16处理器确实会采用TSMC 4nm工艺来实现更强的性能。爆料称，随着TSMC N4P工艺和芯片内部架构创新(大CPU核升级为雪崩，小CPU核升级为暴雪)，A16处理器相比A15处理器的性能提升将达到20%以上，据悉是22%。

有人可能会想，TSMC不是说2022年下半年量产3毫米吗？N4P的出现是否意味着N3的延迟？从目前的消息来看，三星和TSMC的3nm进展并没有预期的那么顺利，存在漏液和性能提升不达标的情况。预计TSMC 3毫米量产时间将延迟4个月左右，很可能为苹果A17处理器提供代工服务