台积电1.6纳米制程:“超级电轨”技术将超越英特尔PowerVia

文摘   2024-11-26 12:34   上海  



据外媒Tom's Hardware报道,台积电在欧洲开放创新平台(OIP)生态系统论坛上宣布,计划于2026年底量产A16(1.6纳米级)制程的首批芯片。

台积电A16制程采用了独家研发的“超级电轨”(Super Power Rail,SPR)晶片背面供电(BSPDN)技术,该技术旨在实现增强的电源传输及更高的晶体管密度。然而,BSPDN在解决某些挑战的同时,也带来了新的设计难题,因此需要更多的设计工作。


A16制程基于GAAFET架构,与N2系列制程类似,并包含了背面电源轨道,以加强电源传输并提高晶体管密度。与N2P制程相比,A16在相同电压和复杂度下预计可提升8%~10%的性能;在相同频率和晶体管数量下,可降低15%~20%的功耗;同时,芯片密度也将提升1.07~1.10倍



台积电设计解决方案探索与技术基准部门主管Ken Wang表示,从N2P到A16的逻辑布局转换相当直接,因为两者的单元结构和大部分的布局模式都大致相同。除了保持相同的正面结构外,A16的优点在于继承了N2装置宽度调变的NanoFlex功能以实现最大的驱动强度


台积电“超级电轨”技术通过专门的接触点,将背面电源传输网络直接连接至每个晶体管的源极与漏极,从而最大限度地减少了导线长度和电阻,达到了最高效能与电源效率。从生产角度来看,这是实现最复杂的BSPDN设计之一,其复杂度甚至超越了英特尔的Power Via技术。


这一新技术的引入意味着芯片设计人员必须重新设计电源传输网络,并以新的方式进行布线,从而应用新的布局布线策略。此外,由于芯片的热点将位于一组导线下方,散热难度也相应增加,因此必须进行额外的散热缓解设计。


Ken Wang指出,新方法涉及新热感应布线软件、新时钟树结构、不同的IR-Drop分析、不同的电压分布(dissimilar power domains),以及不同的热分析签核等。这些都需要使用新版本的EDA工具和模拟软件。


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