TSMCの最新プロセスまとめ、3nm以降の開発も進行中：2021 Technology Symposium

[村尾麻悠子，EE Times Japan]

　TSMCは2021年6月1〜2日に、自社イベント「2021 Technology Symposium」をオンラインで開催した。同イベントで発表された最新プロセスノードなどをまとめる。

　まずはスマートフォンやHPC（High Performance Computing）に使われる最先端プロセスノードだ。2020年にいち早く量産を開始した5nmプロセス「N5」は、TSMCの2021年第1四半期の売上高（129億2000万米ドル）において、既に14％を占めるようになっている。プロセス別に見ると7nmが35％、16nmが14％、28nmが11％となっている。

TSMCの2021年第1四半期のプロセスノード別の売上高 出典：TSMC（クリックで拡大）

　N5に加え、2020年のTechnology Symposiumでは「N4」の存在を明らかにしている。N4は、N5ファミリーの一つであり、N5に比べてマスク層数は減らしつつ、性能と電力効率、トランジスタ密度を向上している。TSMCはN4の開発は順調に進んでいると述べていて、2021年第3四半期にリスク生産が始まる予定で、量産出荷は2022年になる計画だ。

　N5の最新ファミリーとして発表されたのが「N5A」だ。機械学習を使うドライバーアシスタント機能やクルマのコックピットのデジタル化など、主に車載アプリケーションに必要とされる高い性能を提供するためのプロセスだ。「自動車の“HPC化”が進む、TSMC」にも書かれている通り、TSMCのAutomotive Service Packageを搭載した「N7」に比べ、N5Aの性能は最大20％、電力効率は最大40％、ロジック密度は最大80％向上するという。車載規格であるAEC-Q100 Grade 2に準拠するチップを製造できるとする。N5Aは、2022年第3四半期に量産が始まる予定だ。

TSMCの2021年第1四半期の分野別の売上高。オートモーティブは4％と非常に少ないが、図版右側に示されている通り、前四半期比では31％増と最も伸びており、今後も大きく伸びる可能性がある 出典：TSMC（クリックで拡大）

　最先端となる「N3」については、2022年後半に量産を開始する。FinFETを活用し、N5に比べて消費電力が最大30％減となり、15％高速化し、ロジック密度は最大70％向上するという。なお、3nmの開発／製造拠点は、5nm同様、「Fab 18」となる。

　5G（第5世代移動通信）やWi-Fi 6／6Eに向けては、6nmプロセスの「N6RF」を発表した。前世代の16nmプロセスを適用したRFチップに比べて、性能が16％以上向上する。さらに、サブ6GHz帯をサポートするRFチップとミリ波帯をサポートするRFチップにおいて、消費電力とチップ面積を大幅に低減できるという。

　TSMCは今後のR＆D計画についても、同社のWebサイトで公開している。3nm以降のロジック技術（3D CMOS技術）については、2023年のリスク生産を目指して開発を進めているさなかだ。

TSMCのR＆D計画 出典：TSMC（クリックで拡大）