Tại hội nghị IEEE International Electron Device Meeting (IEDM) diễn ra gần đây, TSMC đã chia sẻ thông tin chi tiết về quy trình sản xuất N2, dựa trên công nghệ 2nm tiên tiến. Quy trình này được kỳ vọng mang lại nhiều cải tiến vượt bậc, bao gồm giảm tiêu thụ năng lượng từ 24% đến 35%, tăng hiệu suất lên 15% ở cùng mức điện áp và mật độ transistor tăng 1.15 lần so với quy trình 3nm hiện tại. Thành tựu này chủ yếu đạt được nhờ công nghệ transistor Gate-All-Around (GAA) nanosheet hoàn toàn mới, kết hợp với khả năng đồng tối ưu hóa công nghệ thiết kế N2 NanoFlex và một số cải tiến khác được trình bày chi tiết tại IEDM.
Công nghệ Gate-All-Around nanosheet transistor được xem là cột mốc quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp bán dẫn. Công nghệ này cho phép các nhà thiết kế điều chỉnh độ rộng kênh (channel width) của transistor để cân bằng giữa hiệu suất và hiệu quả năng lượng, giúp linh hoạt hơn trong việc tối ưu hóa các thiết kế vi mạch.
Quy trình N2 của TSMC còn tích hợp công nghệ N2 NanoFlex DTCO, một bước tiến quan trọng trong thiết kế bán dẫn. Với N2 NanoFlex, các nhà thiết kế có thể tạo ra các cell ngắn nhằm tiết kiệm diện tích và tăng hiệu quả năng lượng, hoặc tạo ra các cell cao để có hiệu năng tối đa. Đặc biệt, công nghệ này hỗ trợ tới sáu mức điện áp ngưỡng (6-Vt), trong đó mỗi mức được điều chỉnh trong phạm vi 200mV. Điều này được thực hiện thông qua công nghệ tích hợp dựa trên dipole thế hệ thứ ba, với sự kết hợp giữa dipole loại n và loại p.
Các kết quả thử nghiệm cho thấy tốc độ I/CV tăng khoảng 70% đối với transistor loại n (N-type) và 110% đối với transistor loại p (P-type). So với FinFETs, công nghệ GAA nanosheet trong N2 mang lại hiệu suất vượt trội trên mỗi watt năng lượng tiêu thụ, đặc biệt ở các mức điện áp thấp từ 0.5V đến 0.6V. Những cải tiến về quy trình và thiết bị giúp tăng tốc độ hoạt động (clock speed) lên khoảng 20% và giảm mức tiêu thụ năng lượng ở trạng thái chờ (standby power) tới 75% ở mức điện áp 0.5V.
Công nghệ GAA Nanosheet: Đột phá trong thiết kế Transistor
Công nghệ Gate-All-Around nanosheet transistor được xem là cột mốc quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp bán dẫn. Công nghệ này cho phép các nhà thiết kế điều chỉnh độ rộng kênh (channel width) của transistor để cân bằng giữa hiệu suất và hiệu quả năng lượng, giúp linh hoạt hơn trong việc tối ưu hóa các thiết kế vi mạch.
Quy trình N2 của TSMC còn tích hợp công nghệ N2 NanoFlex DTCO, một bước tiến quan trọng trong thiết kế bán dẫn. Với N2 NanoFlex, các nhà thiết kế có thể tạo ra các cell ngắn nhằm tiết kiệm diện tích và tăng hiệu quả năng lượng, hoặc tạo ra các cell cao để có hiệu năng tối đa. Đặc biệt, công nghệ này hỗ trợ tới sáu mức điện áp ngưỡng (6-Vt), trong đó mỗi mức được điều chỉnh trong phạm vi 200mV. Điều này được thực hiện thông qua công nghệ tích hợp dựa trên dipole thế hệ thứ ba, với sự kết hợp giữa dipole loại n và loại p.
Hiệu quả năng lượng và hiệu suất của tiến trình 2nm
Những cải tiến trong quy trình N2 không chỉ giúp tăng dòng điện điều khiển của transistor mà còn cải thiện hiệu suất hoạt động của thiết bị nhờ vào các phương pháp tinh chỉnh độ dày nanosheet, các liên kết, kích hoạt dopant (dopant activation) , và kỹ thuật tạo ứng suất. Ngoài ra, việc giảm điện dung hiệu dụng (Ceff) đã góp phần làm cho N2 trở thành quy trình hiệu quả năng lượng hàng đầu hiện nay. Các kết quả thử nghiệm cho thấy tốc độ I/CV tăng khoảng 70% đối với transistor loại n (N-type) và 110% đối với transistor loại p (P-type). So với FinFETs, công nghệ GAA nanosheet trong N2 mang lại hiệu suất vượt trội trên mỗi watt năng lượng tiêu thụ, đặc biệt ở các mức điện áp thấp từ 0.5V đến 0.6V. Những cải tiến về quy trình và thiết bị giúp tăng tốc độ hoạt động (clock speed) lên khoảng 20% và giảm mức tiêu thụ năng lượng ở trạng thái chờ (standby power) tới 75% ở mức điện áp 0.5V.
Cải tiến mật độ và hiệu suất của SRAM
Một trong những thành tựu đáng chú ý nhất của quy trình N2 là việc cải thiện mật độ và hiệu suất của SRAM. Trong những năm gần đây, việc tăng mật độ SRAM đã trở thành một thách thức lớn đối với các tiến trình sản xuất, nhưng TSMC đã đạt được một bước đột phá với quy trình N2.
Mật độ SRAM trong N2 đạt mức kỷ lục 38Mb/mm², cùng với mức tiêu thụ năng lượng giảm đáng kể. Các transistor GAA nanosheet trong N2 có độ biến thiên điện áp ngưỡng (Vt-sigma) chặt chẽ hơn, giúp giảm điện áp vận hành tối thiểu (Vmin) khoảng 20mV đối với các macro dòng điện cao (High Current - HC) và 30–35mV đối với các macro Mật độ cao (High Density - HD). Điều này đảm bảo SRAM hoạt động ổn định ngay cả ở mức điện áp thấp tới 0.4V, đồng thời duy trì hiệu suất và độ tin cậy cao.
Cải thiện điện trở
Ngoài các bóng bán dẫn mới, quy trình N2 của TSMC sử dụng hệ thống dây dẫn giữa lớp (MoL), cuối lớp (BEOL) và ngoài lớp (far-BEOL) hoàn toàn mới để giảm điện trở 20% và cải thiện hiệu suất hoạt động. MoL của N2 hiện sử dụng dây vonfram không rào cản, giúp giảm 55% điện trở tiếp xúc cổng dọc (VG) và tăng tần số của bộ dao động vòng khoảng 6,2%.Thêm vào đó, lớp kim loại đầu tiên (M1) hiện được tạo ra trong một lần phơi sáng EUV duy nhất, tiếp theo là một bước khắc duy nhất (1P1E), giúp giảm độ phức tạp, giảm số lượng layer và cải thiện hiệu quả quy trình tổng thể. TSMC cho biết việc sử dụng EUV 1P1E cho M1 cũng giúp giảm gần 10% điện dung của các cell chuẩn.
Ngoài ra, N2 còn giảm 10% điện trở kim loại (My) và via (Vy), đồng thời tích hợp các tụ điện MiM hiệu suất siêu cao (super high-performance MiM) với khả năng cung cấp khoảng 200fF/mm² điện dung, Điều này giúp đạt được hiệu suất hoạt động tối đa (Fmax) cao hơn bằng cách giảm sụt áp tạm thời(transient voltage droop).
N2 của TSMC còn được tối ưu hóa cho các ứng dụng hiệu năng cao HPC (High-Performance Computing) với tùy chọn Cu RDL mới, hỗ trợ đóng gói 3D kiểu face-to-face và face-to-back. Với SoIC bond pitch đạt 4.5μm, công nghệ này phù hợp cho các thiết kế trí tuệ nhân tạo (AI), HPC, và thậm chí cả các thiết bị di động.
Kế hoạch sản xuất
TSMC dự kiến sẽ bắt đầu sản xuất quy trình công nghệ N2 vào nửa cuối năm 2025. Với những cải tiến vượt bậc trong công nghệ chế tạo transistor và tối ưu hóa thiết kế, quy trình N2 được kỳ vọng sẽ đặt ra tiêu chuẩn mới trong ngành bán dẫn và mang lại những đột phá quan trọng trong các lĩnh vực AI, HPC, và cả lĩnh vực di động.
Nguồn: Tom's Hardware
Khóa học Machine Learning cơ bản- Khoa học dữ liệu - AI 
==***==
Khoá học Quản trị Chiến lược Dành cho Lãnh đạo Doanh nghiệp
==***==
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!
Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên Facebook!
Bảo mật và tấn công Website - Hacker mũ trắng
KHÓA HỌC LẬP TRÌNH PYTHON TỪ CƠ BẢN ĐẾN CHUYÊN NGHIỆP 
Khóa học Lập trình Visual Foxpro 9 - Dành cho nhà quản lý và kế toán 
Khóa học hướng dẫn về Moodle chuyên nghiệp và hay Xây dựng hệ thống đào tạo trực tuyến chuyên nghiệp tốt nhất hiện nay. 
Khóa học AutoIt dành cho dân IT và Marketing chuyên nghiệp 
Khoá học Word từ cơ bản tới nâng cao, học nhanh, hiểu sâu 
Khóa học hướng dẫn sử dụng Powerpoint từ đơn giản đến phức tạp HIỆU QUẢ 
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 
Khóa học Lập trình WEB bằng PHP từ cơ bản đến nâng cao 
Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng SPSS - Chìa khóa thành công!
Khóa học "Thiết kế bài giảng điện tử", Video, hoạt hình kiếm tiền Youtube bằng phần mềm Camtasia Studio 
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!😲👍 
GOOGLE SPREADSHEETS phê không tưởng 
Hãy tham gia khóa học để biết mọi thứ
Khóa học Ba, Mẹ và Bé - Cùng bé lập trình TUYỆT VỜI
Khóa học sử dụng Adobe Presenter-Tạo bài giảng điện tử 
Để thành thạo Wordpress bạn hãy tham gia khóa học 
Khóa học sử dụng Edmodo để dạy và học hiện đại để thành công 
==***== 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
Bảo mật và tấn công Website - Hacker mũ trắng
KHÓA HỌC LẬP TRÌNH PYTHON TỪ CƠ BẢN ĐẾN CHUYÊN NGHIỆP
Khóa học AutoIt dành cho dân IT và Marketing chuyên nghiệp
Khoá học Word từ cơ bản tới nâng cao, học nhanh, hiểu sâu
Khóa học hướng dẫn sử dụng Powerpoint từ đơn giản đến phức tạp HIỆU QUẢ
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
Khóa học Lập trình WEB bằng PHP từ cơ bản đến nâng cao
Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng SPSS - Chìa khóa thành công!
kiếm tiền Youtube bằng phần mềm Camtasia Studio
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!😲👍
GOOGLE SPREADSHEETS phê không tưởng
Hãy tham gia khóa học để biết mọi thứ
Khóa học Ba, Mẹ và Bé - Cùng bé lập trình TUYỆT VỜI
Khóa học sử dụng Adobe Presenter-Tạo bài giảng điện tử
Để thành thạo Wordpress bạn hãy tham gia khóa học
Khóa học sử dụng Edmodo để dạy và học hiện đại để thành công
==***==
Bảo hiểm nhân thọ - Bảo vệ người trụ cột
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
Topics: Công nghệ mới
