台积电在今年年初的技术研讨会上，N3部分被一笔带过，台积电在技术水平上投入了更多的精力谈论N3E工艺。据说当时N3不可能成为客户采用的主流工艺——，这个节点早就被抛弃了。

　　台积电和三星的3纳米“礼物”过程

　　今年早些时候，我们写了台积电和三星的3纳米工艺。当时我们在三星的“礼物”3nm:2019年4月三星中声称，3GAE的PDK 0.1出现了。但是，去年三星 Foundry发布的路线图中，原计划于2022年量产的第一代3GAE工艺消失了，外国媒体AnandTech认为3GAE可能是内部原型的节点。

　　这件事好像也出现在台积电里。根据以前的消息，台积电 N3工艺预计将于2022年下半年量产(与以前的节点相比，进入规模化量产需要更长的时间)。N3工艺仍使用翅片坑结构装置。此前台积电表示，与N5相比，N3在相同的功耗下可以实现约10%至15%的速度提升。在相同的性能下，可以节省25%至30%的电力。

　　对于数字逻辑电路，N3的晶体管密度提高了1.7倍。模拟电路中达到的密度增加了1.1倍。SRAM单元的密度增加了1.2倍。从计划表来看，N3理论上要在这两个月进入量产。

　　但是，在台积电的技术研讨会上，N3没有成为主流节点，而是早早放弃了。Wikichip说：台积电工程师在N3工艺开发上似乎有问题，所以决定中途转向。之前计划的N3流程中的改进节点N3E实际上与N3有很大差异，从PPA到设计规则都有所不同。

　　这样看来，台积电 N3的实际作用与三星 3GAE非常相似，目的是达到前面所说的量产时间估计。或者说，台积电再次对竞争对手三星率先发表了3nm批量生产时间节点的什么反击？Foundry工厂之间似乎不再奇怪了。毕竟4纳米也差不多是这样。时钟抖动消除器与同步器


　　杆的加强板N3E工艺。

　　半导体尖端制造技术的第一代节点被放弃并不奇怪。其中先锋应该是英特尔。Intel的第一代10nm工艺发生在2018年，但由于良品率和性能问题，Intel迅速放弃了当时少量试产的Cannon Lake处理器和第一代10nm工艺。好像第一代10纳米根本不存在。(威廉莎士比亚，《北湖》。三星、台积电和英特尔都充分说明了半导体制造的尖端工艺在技术上有多容易碰壁。即使抛开这些企业的市长/市场嘴炮引起的非良性宣传，今后各家庭能否如期量产新的工艺节点也将是一个很大的未知数。定时器/计时器/时钟振荡器


　　N3E作为N3的接合者，理论上更可靠。N3E工艺当然采用FinFET结构件。N3E被台积电安排在N3家族之下，但两者的差异比较大。首先是设计规则差异很大，两个节点彼此不兼容，芯片设计客户没有从N3到N3E的直接IP迁移路径。延迟线


　　同时，台积电意味着N3E可以通过低于N3的复杂性获得更高的产量。换句话说，这是一个降低成本和提高效率的过程。通常，客户应选择N3E。更重要的是，据台积电称，N3E提供完整的平台支持，包括智能手机和HPC应用程序。对于苹果这样的大客户来说，iphone和Mac芯片都是台积电生产的，因此选择N3E更是不可避免。

　　台积电表示，PDK 0.9已交付给客户。从以前的计划来看，N3E将在N3年后的2023年下半年之前发生变化。

　　从PPA的角度来看，N3E和N3也不一样。N3E与N5相比，数字逻辑电路的部件密度增加了约1.6倍，模拟电路密度增加了1.1倍。因此，N3E实际上是——，与N3相比，器件密度略有下降，但这是正常的。家族内工艺进化的小资密度退步是常事。Wikichip预计N3E的晶体管密度在180-220MTR/MM(每平方毫米100万晶体管)之间。

　　关于设备密度问题，台积电还提供芯片50%逻辑电路密度30% SRAM密度20%模拟密度N3E的“芯片密度”增加1.3倍的数据。戴尔始终认为，该数据比供应商公布的密度提高数据和分析机构通常提供的晶体管密度数据更有参考价值。

　　台积电还表示，N3E提供了更高的产出率、性能和功耗性能，即在相同功耗下速度提高15%至20%。在相同的性能下功耗降低了30%至35%。从此前台积电公布N3的数据来看，N3E似乎比N3有了明显的发展。对于标准单元库，N3E包括HP、Mid和高清设备。值得注意的是，在单元格库级别出现了FinFlex的方案。这似乎是一种使电源导轨更近、优化设备布局的技术。或者，多单元库更精细的组合方案，可以获得更好的性能和电气特性。3-2 Ultra High Performance和低功耗2-1 Ultra Power EFICIENT方案选项，适用于高性能应用程序。

　　这种FinFlex技术的出现实际上在晶体管密度计算方式上也有更多的讨论空间。今后，随着零部件布置方式的不断变化(以及3D化)，晶体管密度将如何计算，预计会有标准的变化。目前所谓的晶体管密度主要是基于以前英特尔提出的计算方法。

　　最后，N3E节点系列中有N3P、N3X、N3S、N3RF等多种选项。据悉，其中N3S是N3E的高密度版，N3S将在3nm系列内拥有最高的部件密度，主要是细胞库级别的优化3354，显然主要针对低功耗应用。)N3S大约在N3E的第二季度之后，也就是2024年年中的样子。N3P和N3X都主要面向高性能应用程序，目前没有PPA数据和具体的面试时间。

　　在半导体尖端制造技术领域，台积电的最大客户应该是苹果。从苹果芯片的迭代可以看出，先进制造工艺技术的推进缓慢。2020年，iphone 12的A14芯片采用了[0x4e 20]5纳米工艺，第二年iphone 13的A15仍然是5纳米。今年，iphone 14的非pro系列不仅继续使用A15，pro系列的A16还使用了“更先进”的N4P工艺。

　　三年都是同时代的工艺。这款A14A15、A15A16也真的可以说是苹果芯片史上性能提升幅度最低的两次迭代。苹果本身也有一定的责任，但半导体制造工艺技术升级缓慢是其根本。未来业界将面临的工程问题只会越来越大。

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