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.


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).


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!


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

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.


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

So sánh node A16 vs. N2P của TSMC


Intel sẽ tiên phong áp dụng BSPDN trước trên node Intel 20A

AnandTech

Khóa học Machine Learning cơ bản- Khoa học dữ liệu - AI

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Khoá học Quản trị Chiến lược Dành cho Lãnh đạo Doanh nghiệp

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Nơi hội tụ Tinh Hoa Tri Thức - Khơi nguồn Sáng tạo

Để tham gia khóa học công nghệ truy cập link: http://thuvien.hocviendaotao.com

Mọi hỗ trợ về công nghệ email: dinhanhtuan68@gmail.com

--- 

Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên ZALO!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên Facebook!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa đào tạo Power BI phân tích báo cáo để bán hàng thành công

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Bảo mật và tấn công Website - Hacker mũ trắng

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học ​

KHÓA HỌC LẬP TRÌNH PYTHON TỪ CƠ BẢN ĐẾN CHUYÊN NGHIỆP

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Lập trình Visual Foxpro 9 - Dành cho nhà quản lý và kế toán

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học hướng dẫn về Moodle chuyên nghiệp và hay

Xây dựng hệ thống đào tạo trực tuyến chuyên nghiệp tốt nhất hiện nay.

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

KHÓA EXCEL CHUYÊN NGHIỆP

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học AutoIt dành cho dân IT và Marketing chuyên nghiệp

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khoá học Word từ cơ bản tới nâng cao, học nhanh, hiểu sâu

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học hướng dẫn sử dụng Powerpoint từ đơn giản đến phức tạp HIỆU QUẢ

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Thiết kế, quản lý dữ liệu dự án chuyên nghiệp cho doanh nghiệp bằng Bizagi

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng Power Query trong Excel

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Lập trình WEB bằng PHP từ cơ bản đến nâng cao

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng TableAU - Chìa khóa thành công!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng SPSS - Chìa khóa thành công!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học "Thiết kế bài giảng điện tử", Video, hoạt hình 

kiếm tiền Youtube bằng phần mềm Camtasia Studio

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ VIDEO CLIP CHO DÂN MARKETING CHUYÊN NGHIỆP

​​​​​

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ QUẢNG CÁO VÀ ĐỒ HỌA CHUYÊN NGHIỆP VỚI CANVA

Hãy tham gia khóa học để trở thành người chuyên nghiệp. Tuyệt HAY!😲👍

 KHÓA HỌC VIDEO- XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ BẰNG MICROSOFT ACCESS

GOOGLE SPREADSHEETS phê không tưởng

Khóa hoc lập trình bằng Python tại đây

Hãy tham gia khóa học để biết mọi thứ

Để tham gia tất cả các bài học, Bạn nhấn vào đây 

Khóa học lập trình cho bé MSWLogo

Nhấn vào đây để bắt đầu học

Khóa học Ba, Mẹ và Bé - Cùng bé lập trình  TUYỆT VỜI

Khóa học sử dụng Adobe Presenter-Tạo bài giảng điện tử

Khóa học vẽ tạo giao diện demo cho website

Để thành thạo Wordpress bạn hãy tham gia khóa học 

Tham gia khóa học tại đây

Khóa học sử dụng Edmodo để dạy và học hiện đại để thành công

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Bảo hiểm nhân thọ - Bảo vệ người trụ cột

Cập nhật công nghệ từ Youtube tại link: congnghe.hocviendaotao.com
Tham gia nhóm Facebook
Để tham gia khóa học công nghệ truy cập link: http://thuvien.hocviendaotao.com
Mọi hỗ trợ về công nghệ email: dinhanhtuan68@gmail.com

Nguồn: Tinh Tế

Share !