Tiến trình bán dẫn TSMC A16 - Không chỉ là thu nhỏ transistor

Lư Thế Nghĩa
7/5/2024 4:31Phản hồi: 36
Tiến trình bán dẫn TSMC A16 - Không chỉ là thu nhỏ transistor
Với công nghệ phân phối điện mặt sau (backside power delivery network hay BSPDN), A16 là một trong những tiến trình sản xuất chip có độ phức tạp cao nhất mà hãng gia công Đài Loan từng giới thiệu.

Một trong những trọng điểm công nghệ chính trong 2024 này của TSMC là việc "đẩy" BSPDN từ tiến trình N2 (theo kế hoạch ban đầu) sang A16. Động thái này cho thấy bước ngoặt quan trọng trong việc áp dụng các công nghệ mới đi vào sản xuất hàng loạt. Dự kiến node N2 sẽ được áp dụng từ 2025 còn A16 sẽ có mặt vào cuối 2026.

tsmc-advanced-technology-roadmap.jpg
Lộ trình bán dẫn của TSMC tới 2027

Nhưng BSPDN là gì và tại sao TSMC lại phải trì hoãn việc áp dụng nó ở thế hệ N2/N2P/N2X?

BSPDN là gì?


Nói cho gọn, BSPDN là việc bạn chuyển mạng lưới phân phối điện năng từ phía trên (frontside) xuống bên dưới (backside) transistor, từ đó mở rộng thêm không gian cho các liên kết tín hiệu (interconnect) lẫn "dây điện", cho phép thu nhỏ transistor hơn nữa (so với frontside).

tsmc-bspdn.jpg
So sánh cấu trúc phân phối điện giữa frontside vs. backside

Một cách ví von đơn giản là việc bạn thi công mạng lưới phân phối điện tới từng căn hộ. Nếu như ở thế kỷ trước phần lớn các gia đình sẽ nhận điện từ cột điện rồi qua từng bó cáp (như mạng nhiện) đâm lủng qua tường rồi tới countermeter rồi gắn dây nối lùng thùng ra khắp nhà (frontside); thì nay phần lớn dây điện đã được đi âm tường (backside), cáp điện cũng đã được chôn xuống lòng đất và phố phường trở nên thông thoáng sạch đẹp hơn. Tuy thẩm mỹ là thế song âm tường cũng có nhược điểm là mạng lưới phân phối trở nên cố định, bạn không nắm rõ chi tiết từng cọng dây ở đâu và khi cần sửa chữa sẽ gặp nhiều khó khăn hơn, đôi khi phải đục cả tường ra mới sửa chữa được.

Sản xuất tốn kém hơn


Quay lại với chip bán dẫn, BSPDN thực tế không phải ý tưởng mới. Hãng IMEC trước đấy đã từng đưa ra ý tưởng BSPDN với tên gọi Buried Power Rail. Còn Intel thì gọi công nghệ của mình là PowerVia. Tới TSMC, công ty này dùng cái tên Super Power Rail. Bản chất công nghệ thì không mới nhưng tại sao tới nay các hãng mới bắt đầu áp dụng? Vấn đề ở chỗ BSPDN tăng gần gấp đôi thời gian sản xuất so với FSPDN!

Carrier-Wafer-Illustration.jpg
Cách sản xuất transistor kèm BSPDN của Intel

Có thể hiểu transistor trước hết sẽ vẫn được sản xuất như chúng tôi đã từng mô tả ở các bài viết cũ. Song mạng lưới phân phối điện (PDN) sẽ bị loại bỏ ở công đoạn này mà chỉ có các liên kết tín hiệu. Sau khi hoàn tất phần liên kết, tấm wafer sẽ được phủ 1 lớp chặn (seal) để tách bạch nó với 1 tấm wafer khác (carrier wafer). Tấm wafer chứa các transistor ban đầu sẽ được lật úp lại, nằm đè lên carrier wafer. Phần poly-Si thừa bên dưới (backside) sẽ bị bào mòn đi, để lộ các chân tiếp điểm của transistor ra, lúc này PDN mới bắt đầu được thêm vào. Đến đây con chip mới thực sự được hoàn tất. Chính do việc tốn kém quá nhiều thời gian nên BSPDN cho tới nay vẫn chưa được đưa vào sản xuất (Intel tuy đã demo BSPDN trên Intel 4 nhưng sớm nhất phải tới Intel 20A mới áp dụng).

Quảng cáo


PowerVia Technical Deck-05.jpg
So sánh phương pháp Buried Power Rail vs. PowerVia

Nhiều thách thức hơn


Lại nói tới TSMC, theo lộ trình ban đầu, hãng này sẽ áp dụng BSPDN cho node N2P (không phải N2). Nhưng ở sự kiện Symposium 2024 mới đây, họ đã dời BSPDN qua node A16. Lý do chính yếu tuy không được TSMC nêu ra song theo phân tích của giới công nghệ, là do BSPDN làm thay đổi cơ bản cách sản xuất lẫn thiết kế chip. Không chỉ TSMC phải thay đổi lại phương pháp gia công mà các khách hàng (Apple, AMD, Qualcomm, NVIDIA...) cũng phải "học lại" cách vẽ mạch điện (so với cách cũ). Sự thay đổi đột ngột này sẽ cần nhiều thời gian để các kỹ sư thích ứng và vô tình làm kéo dài quá trình thiết kế chip, dẫn tới việc trì hoãn ra mắt sản phẩm mới.

PowerVia Technical Deck-04.jpg
BSPDN thay đổi căn bản cách thiết kế chip so với phương pháp cũ

Do vậy, việc TSMC "bỏ" BSPDN trên các node N2/N2P/N2X có thể xem là bước đi "an toàn" cho cả chính mình lẫn khách hàng. Trong khi đó, Intel tuy sẽ áp dụng BSPDN sớm hơn (ở node Intel 20A) nhưng có thể nói rằng vì tập khách hàng của Intel hiện tại không nhiều, nên sự thay đổi này sẽ không ảnh hưởng đáng kể tới toàn bộ ngành bán dẫn nói chung. Người dùng PowerVia nhiều nhất sẽ chính là Intel với các con chip "tự trồng".

Nhìn chung, BSPDN hay PowerVia theo cách Intel gọi hoặc Super Power Rail kiểu của TSMC sẽ là một bước ngoặt lớn trong ngành bán dẫn. Bằng cách "chia đôi" các chi tiết mạch điện cả ở "trên" và "dưới" transistor sẽ giúp thu gọn chúng nhiều hơn nữa. TSMC cho biết node A16 sẽ có mật độ transistor cao hơn N2P từ 7~10%, tiết kiệm điện hơn 15~20% và cho phép đạt tần số cao hơn ở cùng điện áp (Vdd) từ 8~10%. Tuy vậy với việc thời gian sản xuất lâu hơn cũng đồng nghĩa với chi phí từng con chip sẽ nhiều hơn trước. Giá thành những con chip dựa trên BSPDN chắc chắn sẽ không "dễ chịu" tý nào...

Quảng cáo



tsmc-a16-spr.jpg
So sánh node A16 vs. N2P của TSMC

PowerVia Technical Deck-06.jpg
Intel sẽ tiên phong áp dụng BSPDN trước trên node Intel 20A

AnandTech
36 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

Bọn tàu chắc thèm lắm
@Bơm Lốp Tàu Hỏa 1 xin , 2 trộm , 3 cướp
datvn
TÍCH CỰC
22 ngày
@Bơm Lốp Tàu Hỏa Cẩn thận không bọn nó xem bài này rồi về bắt chước. Bọn nó bắt chước nhanh lắm
@nefertem Chuẩn Bản chất cơm sườn là vậy rồi
ZeusFate
TÍCH CỰC
22 ngày
@Toàn Thế Giới Chúng mày thì lúc nào cũng cơm sườn với chả cơm tấm. Rồi thấy cơm sườn TQ sắp tới nó là nền kinh tế số 1 thế giới, xem nó phát triển so với phần còn lại như thế nào, giờ thủ đô của mình còn không bằng thành phố của nó
hieurtan
ĐẠI BÀNG
22 ngày
@ZeusFate từ xa xưa vẫn vậy mà hài, chả bao giờ vn bì dc với trung quốc
Cách đây mấy năm trước thằng Khoa Đinh viết bài về tiến trình TSMC 7nm với 14nm của intel khen tiến trình khen đáo khen để nào mật độ bán bóng dẫn tiến trình intel bla bla các kiểu con đà điểu cuối cùng thì sao . Xịt !!! Xịt đến tận 10nm cũng ko thể bì được tiến trình 5nm của TSMC 🤣🤣🤣 . Giờ tới bài này lại tung hô tiến trình intel nhưng thật chất lại phải nhờ TSMC gia công giúp hâhhahahaha
@ragefighter không dễ nhưng apple nó design con chip apple ngon hơn exynos rồi đó 😆 và từ năm này qua năm kia apple làm chip M cho macbook và iphone/ipad cũng ngon hơn rồi 😁 còn không biết về thiết kế chip bớt chém hộ cu em =)) để thiết kế xong làm ra ngon thì sao các bọn khác không tự design rồi thuê TSMC gia công hộ cho khỏe cho mạnh.

Vì quan trọng phải là thằng kiến trúc lên con chip, còn TSMC sẽ là đội build năng lực để đáp ứng làm ra được con chip đó. Giống như đi xây nhà Kiến trúc sư thiết kế giỏi và đẹp thì có đội thợ xịn thực hiện hóa nó. Chứ bảo design không làm gì nghe nó ngu lắm 😃)

Gửi em đọc thêm để hiểu. bớt lên mạng chém lung tung em nhé: https://www.quora.com/Why-does-Samsung-not-able-to-build-processor-like-Apple-A9-while-manufacturing-it
Why does Samsung not able to build processor like Apple A9 while manufacturing it? - Quora
quora.com


https://www.quora.com/Why-cant-Samsung-or-some-other-company-develop-a-processor-like-Apples-M1
Why can't Samsung or some other company develop a processor like Apple's M1? - Quora
quora.com
@Nguyễn Chí Danh 5nm+ quả tsmc quá bá
@ragefighter Chốt câu cho dễ hiểu nè: dễ ăn vậy người ta ăn hết rồi, không đến lượt Apple đâu ...
@ragefighter Biết tại sao người ta giảm xuống từ từ không ?
Có biết không ?????????????????
Táo nên dạy bổ túc kiến thức làm chip cho Tèo, chứ ba cái e-core phế vật mang nhục chứ có đc gì đâu
@Dark Man mấy bài mớm mồi inteo có gì lạ? xưa chê 7nm tsmc như 10nm inteo rồi sao mang hết đám gpu sang tsmc gia công? trong khi nhà máy gia công đang lỗ chỏng vó ra?
làm thì ít chém gió thì cho cố.
@ragefighter open source là dự án mở do cộng đồng phát triển, ai cũng tuỳ ý fork ra và đóng góp cho dự án mà bảo ăn cắp thì chịu 😆) . Chưa ông nào bảo thủ như ông này
@ragefighter vì ông thiếu kiến thức, nên mới im re cả tuần, hiểu chưa 😃. Ông chỉ đáng làm trò hề cho tinhte thôi à
vinhptfpt
ĐẠI BÀNG
22 ngày
2027 mới được xài. Khi đó Intel có khi xuống 2nm rồi cũng nên.
vaysao
ĐẠI BÀNG
22 ngày
ngành bán dẫn đang hot nhứt ở vẹt nam ( bọn iq cow nó bảo thế )
Cười vô mặt
datvn
TÍCH CỰC
22 ngày
Cả một trời công nghệ!
VN đi tắt đón đầu đào tạo nhân lực ngành chip bảo hãng nó sang nó dạy cho luôn cho kịp “đi tắt đón đầu” 😆)

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019