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晶圓代工龍頭臺(tái)積電日前在北美技術(shù)論壇上發(fā)布新一代的A16節(jié)點(diǎn)制程技術(shù)，該制程技術(shù)除了能容納更多的晶體管，提升運(yùn)算效能之外，更進(jìn)一步降低能耗。 其中更令人關(guān)切的，在于A16節(jié)點(diǎn)制程技術(shù)生產(chǎn)的芯片最新導(dǎo)入了結(jié)合超級電軌 （Super PowerRail） 架構(gòu)與納米片晶體管，將帶動(dòng)運(yùn)算速度更快、更有效率的數(shù)據(jù)中心處理器的發(fā)展。

隨著摩爾定律的演進(jìn)，晶體管越來越小，密度越來越高，堆疊層數(shù)也越來越多，可能需要穿過10~20層堆棧才能為下方晶體管提供電源和數(shù)據(jù)信號(hào)，這導(dǎo)致互聯(lián)機(jī)和電源線共存的線路層變成了一個(gè)越來越混亂的網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，電子在向下傳輸?shù)倪^程中，會(huì)出現(xiàn)IR壓降現(xiàn)象，導(dǎo)致電力損失產(chǎn)生。

而除了電力損失，供電線路占用空間也是問題。芯片電源線路布線復(fù)雜的后段制程，往往占至少20%資源，如何解決信號(hào)網(wǎng)路跟供電網(wǎng)路資源排擠問題，使組件微縮，變成芯片設(shè)計(jì)者主要挑戰(zhàn)。業(yè)界開始研究把供電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到芯片背面的可能性。

因此，臺(tái)積電的A16節(jié)點(diǎn)制程技術(shù)采用了不同的芯片布線方法。 在使用此技術(shù)制造的芯片中，用于向晶體管輸送電力的電線將位于這些晶體管的下方而不是上方。 這種布置被稱為背面供電，有利于生產(chǎn)更有效率的芯片。

而該技術(shù)優(yōu)化處理器的一種方法是緩解稱為IR壓降的技術(shù)問題。這種現(xiàn)象會(huì)降低芯片晶體管接收的電壓，進(jìn)而降低其性能。臺(tái)積電表示，其A16節(jié)點(diǎn)制程技術(shù)中的電線不太容易出現(xiàn)此類電壓下降的情況。相同的，其競爭對手英特爾也同樣在intel20A制程中建構(gòu)了背面供電的技術(shù)。根據(jù)英特爾的說法，該技術(shù)的實(shí)施不僅簡化了電力分配，而且還允許芯片的電路更緊密的封裝在一起，目的是處理器上可以放置更多晶體管以提高其運(yùn)算能力。

臺(tái)積電表示，晶體管由四個(gè)主要組件組成，包括源極、汲極、通道和閘極。源極是電流流入晶體管的入口點(diǎn)，而汲極是出口。通道和柵極依序負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)電子的運(yùn)動(dòng)。而臺(tái)積電的A16節(jié)點(diǎn)制程技術(shù)中的電力傳輸線直接連接到源極和汲極，該架構(gòu)的制造比其他背面供電實(shí)現(xiàn)，例如英特爾使用的架構(gòu)更復(fù)雜。但臺(tái)積電表示，其決定采用更復(fù)雜的設(shè)計(jì)原因是有助于提高客戶芯片的效能。

根據(jù)臺(tái)積電的說法，使用超級電軌的A16節(jié)點(diǎn)制程，將較N2P制程在相同Vdd（工作電壓）下，運(yùn)算速度增加8%~10%，或相同運(yùn)算速度下，功耗降低15%~20%，芯片密度提升高達(dá)1.10倍，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心產(chǎn)品。

另外，A16 節(jié)點(diǎn)制程技術(shù)還導(dǎo)入了稱為納米片晶體管 （NanoFlex） 技術(shù)。 納米片晶體管為芯片設(shè)計(jì)人員提供靈活N2標(biāo)準(zhǔn)組件，是芯片設(shè)計(jì)的基本構(gòu)建模組，高度較低組件能節(jié)省面積并有更高功耗效率，高度較高組件效能最大化。 相同設(shè)計(jì)區(qū)塊優(yōu)化高低組件組合，調(diào)整應(yīng)用功耗、效能及面積取得最佳平衡。 該技術(shù)進(jìn)一步提供了將多種晶體管類型與不同功率效率、速度和尺寸配置相結(jié)合的芯片的能力。 這種靈活性可以使客戶能夠更緊密的將臺(tái)積電制造的芯片與他們的計(jì)劃要求結(jié)合起來，達(dá)到最大的效能發(fā)揮。

臺(tái)積電的NanoFlex預(yù)計(jì)在2納米節(jié)點(diǎn)制程技術(shù)上就會(huì)首次應(yīng)用，并計(jì)劃于2025年開始進(jìn)入量產(chǎn)接點(diǎn)。至于A16節(jié)點(diǎn)制程技術(shù)則是預(yù)計(jì)將于2026年下半年上線。