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专为AI高性能计算设计,台积电1.6nm级A16工艺目标Q4量产

华尔街见闻08-20 16:18

台积电先进制程再迎关键进展。

近日,据中国台湾地区媒体电子时报援引业界消息,台积电已完成A16制程的开发与验证,并计划于今年第四季度进入量产。作为台积电首个采用“超级供电轨”(Super Power Rail)背面供电架构的埃米级CMOS平台,A16瞄准AI和高性能计算等对算力、能效及供电稳定性要求极高的应用。

据悉,与上一代N2P制程相比,A16在相同功耗下可实现8%至10%的性能提升,或在相同性能下将功耗降低15%至20%,晶体管密度则提升8%至10%。其核心优势不仅在于引入晶背供电,更在于尽可能减少对正面晶体管结构和既有设计生态的改动。

晶背供电破解先进制程“布线瓶颈”

随着制程节点不断缩小,传统芯片正面需要同时承担供电和信号互连,有限的布线空间越来越难以满足高性能计算芯片的需求,线路拥塞和IR drop(电阻压降)问题也随之加剧。

晶背供电的思路,是将电源网络从芯片正面迁移至背面,从而释放正面布线空间,让信号互连获得更多资源,同时降低供电路径的电阻和压降。但这项技术并非简单地“把电源搬到背面”。晶背供电通常需要调整晶体管、标准单元乃至整个设计流程,客户也可能因此承担较高的IP重构和设计迁移成本。

台积电A16采用专用垂直背面接点(VB),将电源直接连接至晶体管的源极和漏极,使供电网络与信号网络实现分离。

更关键的是,台积电试图将对正面结构的改动控制在最低水平。据悉,A16保留了N2P的栅极密度和NanoFlex设计弹性,在提升供电效率的同时,尽可能维持既有芯片设计生态的兼容性。

这意味着,对于已经基于台积电先进制程进行设计的客户而言,向A16迁移可能无需对标准单元和设计架构进行大规模重构。对于设计周期长、IP复杂度高的AI加速器和高性能计算芯片而言,这一优势尤其重要。

AI算力需求推动先进制程加速演进

A16的推出,背后是AI芯片对先进制程提出的更高要求。

AI加速器和高性能计算芯片通常集成大量计算单元,对电源完整性、信号布线和能效的要求远高于传统芯片。晶背供电能够释放正面布线资源并改善供电效率,因此被视为进一步提升AI芯片性能和能效的重要技术路径。

如果A16按照计划于今年第四季度量产,台积电将率先积累大规模晶背供电的量产经验。随着AI算力需求持续增长,A16能否凭借性能、能效与设计兼容性的组合优势获得客户青睐,也将成为台积电下一阶段先进制程竞争力的重要观察点。

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