TSMC presenta el nuevo nodo «FinFlex» de 3 nm con opciones personalizadas para adaptarse a cada aplicación

TSMC, o Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, es el fabricante de semiconductores más valioso del mundo y está en camino de convertirse en el más grande de su industria. Desde la fundación de la empresa, solo ha habido un crecimiento constante, una tendencia que se ha incrementado dramáticamente en los últimos años.

En muchos sentidos, TSMC es el único fabricante del mundo capaz de producir los chips de última generación que se utilizan en los procesadores, GPU, MacBooks, iPhones y más de la actualidad. La empresa suministra sus semiconductores a las principales empresas de tecnología, incluidas AMD, NVIDIA y Apple. 

El producto insignia actual de TSMC es el nodo FinFET de 5 nm. Ahora mismo, la mencionada Apple es el único cliente de TSMC que utiliza nodos de 5nm en sus chips M1 y M2. Sin embargo, los informes sugieren que los SoC M2 Pro y M2 Max de la compañía en realidad pueden fabricarse en un nodo de 3 nm. Y hoy TSMC lo anunció oficialmente.

TSMC 3nm «Finflex»

Apenas dos años después del lanzamiento de FinFET de 5nm, TSMC acaba de anunciar su nodo de proceso de 3nm de última generación, y tiene un matiz interesante. La compañía planea ofrecer diferentes variantes de su nodo de 3nm enfocadas en casos de uso específicos como mayor eficiencia o máximo rendimiento. 

Verá, no todos los dispositivos que usan un nodo TSMC de 3 nm lo usarán para el mismo pin. En algunos casos, la prioridad es exprimir hasta el último bit de rendimiento puro del chip, mientras que algunos clientes buscan maximizar la eficiencia. Y, por supuesto, algunos elegirán el mejor de los dos enfoques para lograr un equilibrio entre ambos.

Sea como fuere, una cosa sigue siendo la misma en todos estos escenarios: esta es una compensación. Un solo diseño no puede dar solución a todos los problemas que se presentan, y por lo tanto múltiples variaciones de un mismo diseño, cada una adaptada a un caso de uso específico. 

TSMC lo llama «FinFlex», por lo que el nombre completo del producto es técnicamente 3nm FinFlex. Básicamente, es un pequeño menú de diferentes procesadores de 3nm que el cliente puede elegir según sus preferencias. Debajo del capó, la compañía logra esto al ofrecer diferentes números de aletas por transistor en diferentes opciones de proceso.

En total, a TSMC se le ocurrieron cuatro opciones. Primero, está la versión básica original del nodo, seguida de tres variantes. Uno de ellos está hecho para una mayor eficiencia, otro para un mayor rendimiento y otro para el tamaño de matriz más grande. TSMC los llama 3-2 FIN, 2-2 FIN y 2-1 FIN respectivamente, sin embargo, sus nombres reales son ligeramente diferentes.

Como puede ver en el gráfico anterior, 3-2 FIN está optimizado para obtener el mayor rendimiento posible, pero también es el menos eficiente del grupo. Por el contrario, 2-1 FIN otorga la máxima importancia a garantizar la máxima eficiencia. Finalmente, 2-2 FIN es casi como un equilibrio entre los dos con pequeñas mejoras en todos los aspectos. 

Entonces, en general, el proceso estándar de 3nm se llamará «N3», el orientado a la eficiencia será «N3E», la variante orientada al rendimiento será «N3P», y la variante balanceada final, que será ideal para hacer el mayor tamaños de troquel. , se llama «N3X».

¿Qué trae a la mesa?

Curiosamente, TSMC dice que los clientes tampoco están limitados a una sola de estas opciones, sino que pueden mezclar y combinar bordes para personalizar el nodo según sus preferencias para usarlo en el mismo troquel. Un buen ejemplo de esto es cómo Intel está utilizando la nueva arquitectura de núcleo híbrido big.LITTLE para sus nuevos procesadores. En este diseño, el nodo N3P (rendimiento) se puede utilizar para núcleos grandes y el nodo N3E (eficiencia) para núcleos pequeños.

Este es un movimiento muy intrigante de TSMC. De ninguna manera es el primer intento de la empresa de crear nodos de tecnología personalizados, pero nunca antes se había visto este nivel de excelencia en un equipo tan avanzado. Últimamente, la compañía ha estado ofreciendo un nodo de 6 nm que en realidad era solo una versión mejorada de 7 nm y ha habido planes para hacer cosas similares con la actualización de 5 nm a 4 nm. 

Es más. el nodo de 16nm mejorado de la compañía está etiquetado como 12nm, lo que significa que la longitud real de la puerta del transistor ya no coincide con el nombre del producto. Lo más cerca que ha estado TSMC de sus nuevas ofertas de 3 nm es con su antiguo nodo de proceso de 28 nm, del cual la compañía ha realizado múltiples variaciones, cada una ajustada específicamente para casos de uso específicos. 

Se dice que TSMC comenzará la producción en su proceso de 3 nm en solo unas pocas semanas, en la segunda mitad de 2022. Dicho esto, lo veremos utilizado en productos reales en 2023 en el mejor de los casos. Y puedes apostar a que Apple será el primero en adoptarlo. De hecho, TSMC dedicará todo el lanzamiento inicial de sus nodos de proceso de 3nm exclusivamente a Apple.

Esto no se debe a que Apple y TSMC hayan llegado a un acuerdo injusto y anticompetitivo juntos (con suerte), sino a que ninguno de los otros clientes potenciales está interesado en el proceso de 3 nm en este momento. AMD, NVIDIA e Intel son probablemente los únicos clientes que están pensando en actualizarse a 3nm, y todos están reservados en este momento.

La próxima generación de productos AMD y NVIDIA, incluidas las GPU de la serie GeForce RTX 40, así como las CPU Ryzen 7000 y las GPU RDNA 3, utilizarán procesos de 5 nm en su lugar. Intel se basará en su propia producción de sus procesadores. Sin embargo, hay rumores de que la compañía podría estar interesada en usar los nuevos nodos de mosaico de GPU de 3nm en sus próximos procesadores Meteor Lake, pero estos también deberían llegar en 2023-2024.

3nm todavía está lejos

Así que nadie tiene prisa por un tren de 3 nanómetros, excepto quizás Apple. Independientemente, TSMC tiene un verdadero ganador con su nueva estrategia FinFlex. Al ofrecer diferentes variantes del mismo nodo de proceso, la empresa, de hecho, atrae a tantos clientes como sea posible. La perspectiva de personalizar el hardware para cualquier caso de uso en particular eventualmente diferenciará al proceso de 3nm del resto de los nodos en el mercado.

Hablando de otros nodos, el único competidor de TSMC por delante parece ser Intel, que también está a punto de lograr un «liderazgo indiscutible» en el sector de la silicona para 2025. En solo unos años, alrededor de 2025, Blue Team eliminará gradualmente los FinFET a favor de los transistores RibbonFET en un proceso de 20 amperios que presumiblemente revolucionará los chips para Intel. 

Casi al mismo tiempo, N3X, la versión más poderosa de la tecnología FinFlex, también se generalizará al mismo tiempo, y luego comenzará la verdadera batalla. A pesar de que en este momento hay rosas y elevaciones, se está gestando una guerra silenciosa entre Intel y TSMC, y con los semiconductores demostrando ser tan importantes como ellos, parece que no habrá perdedores en esta batalla.