3 Nanometer: TSMC soll neue Chip-Produktion im September aufnehmen

Serienfertigung des N3-Prozesses beginnt zwar wie geplant im zweiten Halbjahr, aber zu spät für neue 3-nm-Prozessoren und -Grafikchips oder Handys im Herbst.

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Wafer von TSMC

(Bild: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd.)

Von
  • Frank Schräer

Der weltweit größte Chipauftragsfertiger TSMC wird im September dieses Jahres die Massenproduktion von im 3-Nanometer-Prozess gefertigten Chips aufnehmen. Das berichtet eine lokale Zeitung Taiwans. Damit hält TSMC zwar seine eigenen Pläne ein, im zweiten Halbjahr die ersten Chips im sogenannten N3-Prozess in Serie herzustellen, aber der Start im September ist etwas später als bei Starts früherer Generationen – und zu spät für neue Prozessoren, Grafikkarten und Smartphones in diesem Herbst.

Nach einem Bericht der taiwanischen Commercial TImes hat sich die Probeproduktion des N3-Prozesses positiv entwickelt. TSMC-Kunden erwarten deshalb eine höhere Chip-Ausbeute (funktionsfähige Chips pro gefertigtem Wafer) als noch bei der Einführung des N5-Prozesses (5 Nanometer). In der zweiten Hälfte des dritten Quartals, also im Oktober, soll demnach die N3-Wafer-Produktion bereits signifikant erhöht werden können.

Trotzdem beginnt die N3-Fertigung zu spät für Produkte, die viele Hersteller im Herbst für das Jahresendgeschäft vorstellen werden, wie etwa Apple mit seiner neuen iPhone-Generation. So hat der Auftragsfertiger bereits im April erklärt, dass N3 erst 2023 umsatzrelevant werden wird, als TSMC Chips mit 3 Nanometern 2022 und 2 Nanometer ab 2025 angekündigt hat.

Der N3-Prozess verkleinert die Transistoren verglichen mit dem 5-Nanometer-Prozess N5 laut TSMC um bis zu 70 Prozent. Wahlweise steigt die Geschwindigkeit entsprechender Chips bei gleicher Leistungsaufnahme um 15 Prozent oder die Leistungsaufnahme sinkt bei gleicher Geschwindigkeit um 30 Prozent.

Für nächstes Jahr ist die abgewandelte Version N3E geplant, die die Effizienz weiter erhöhen, die Designregeln etwas lockern und die Ausbeute funktionstüchtiger Chips verbessern soll. Der N3E-Prozess soll vor dem anvisierten Zeitplan liegen und es wird erwartet, dass die Serienproduktion schon im zweiten Quartal 2023 anlaufen könnte.

TSMC setzt bei den N3-Fertigungsprozessen weiter auf die bisherige FinFET-Technik, bietet Chipdesignern für N3 unter der Bezeichnung "FinFlex" aber die Wahl bei der Anordnung der finnenförmigen Feldeffekttransistoren (FinFETs). Damit soll sich der Entwickler bei den Chipkernen zwischen Ultra-High-Performance, effizienter Performance und höchster Energieeffizienz entscheiden können.

Allerdings ist sich auch TSMC bewusst, dass FinFETs bei den aktuellen Strukturgrößen an ihre Grenzen stoßen und plant wie alle großen Chipfertiger die Umstellung auf "Gate All Around"-(GAA-)Technik, bei der die Gate-Elektrode den leitenden Kanal des Feldeffekttransistors allseits umgibt. Die Taiwaner warten mit dem Wechsel allerdings noch bis zur 2-Nanometer-Generation im Jahr 2025. Dagegen hat Samsung die Produktion mit neuen GAA-Transistoren bereits mit der 3-Nanometer-Technik begonnen. Allerdings ist noch unklar, ob Samsung bereits mit der GAA-Massenproduktion begonnen hat.

(fds)