TSMCは水曜日の北米テクノロジーフォーラムで、2029年までの先進プロセス技術ロードマップを発表した。 1.2nm および 1.3nm レベルの新世代プロセス (A12、A13) を体系的に分類しました。 N2 ファミリの新しいメンバーである N2U を予期せず発表し、高開口数 (高 NA) EUV リソグラフィー マシンが 2029 年までのノード計画にまだ導入されていないことを確認しました。

特定のノードパラメータと比較して、TSMCは今回、ノードの進化における「マルチパス」戦略を強調している。つまり、単一のユニバーサルノードですべてのアプリケーションをカバーするのではなく、さまざまな最終市場向けに差別化されたプロセスリズムを採用するというものだ。

収益構造の変化から判断すると、TSMCのかつての主な収益はスマートフォンであったが、近年では人工知能やハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）事業の成長が携帯電話事業の成長を上回っている。この傾向は最新のロードマップに明確に反映されています。同社は、端末のニーズに応じて主要なプロセスを区別しています。1 つのルートではクライアントおよび携帯電話製品向けの新世代のプロセスを毎年立ち上げ、もう 1 つのルートでは AI と HPC のパフォーマンス向上に焦点を当てた世代のノードを 2 年ごとに立ち上げます。携帯電話およびクライアント市場向けには、N2、N2P、N2U、A14、および A13 プロセスが含まれ、コスト、エネルギー効率、IP の再利用、設計の互換性が強調され、「毎年小さなステップ」で段階的な改善が受け入れられます。 AI/HPC 市場をターゲットとするものには、A16 および A12 が含まれます。これらは、顧客がより高コストの新しいノードに移行するのをサポートするのに十分なパフォーマンスの大幅な向上を提供する必要があります。同時に、この市場セグメントではコスト要因の優先順位は比較的低くなります。

クライアントルートでは、TSMCは昨年、第2世代ゲートオールアラウンド（GAA）ナノシートトランジスタを使用し、NanoFlex Proテクノロジーと連携するA14プロセスをリリースした。 2028年にはハイエンドスマートフォンとクライアント製品のフラッグシップノードとなる予定。今年新たに発表されたA13は、A14をベースにした光学的に小型化されたバージョンである。線幅を約3%縮小することで、設計ルールや電気特性の点でA14との完全な互換性を維持しながら、トランジスタ密度を約6%向上させることができ、最小限の研究開発コストと検証コストで顧客にさらなるエネルギー効率のメリットをもたらします。このアプローチは、N12、N6、N4、N3P およびその他のノードでの TSMC の以前の光学スケーリングの伝統を継続していますが、全体的な利点は、包括的な「ノード全体のジャンプ」ではなく、穏やかな「マイクロ アップグレード」に向けられています。対照的に、消費電力、パフォーマンス、密度の点で A14 の利点を最大限に引き出すには、チップと IP の設計者は新しいツール チェーン、IP、設計手法を採用する必要があります。一方、A13 は設計プロセスの協調最適化 (DTCO) を使用して、既存の設計を変更せずに直接実現できる段階的なメリットを提供します。 TSMCの計画によれば、A13は2029年に量産開始される予定だ。

A14/A13 ルートに加えて、TSMC は、N2 プラットフォームに投資した顧客向けに、低コストのアップグレード パスである N2U も提供する予定です。 N2U は、N2 プラットフォームの 3 年目の拡張バージョンです。また、DTCO により (同じ消費電力の下で) 3% ～ 4% のパフォーマンス向上、または同じ速度を維持しながら約 8% ～ 10% の消費電力削減がもたらされ、ロジック密度も 2% ～ 3% 増加します。新しいノードは N2P の IP との互換性を維持するため、顧客は新しいプロセスに移行することなく、既存の IP を使用して新製品を開発できます。これは、ハイエンド プラットフォームからミッドレンジ製品ラインに移行する設計シナリオに特に適しています。 TSMCの技術研究開発部門幹部のZhang Xiaoqiang氏は、同社はノードの導入後も後続の派生バージョンを通じて性能、消費電力、密度性能を強化し続け、設計ライフサイクルを延長しながら顧客が漸進的なPPA（性能、消費電力、面積）のメリットを得られるよう支援すると述べた。

高性能データセンターと AI トレーニングのルートにおいて、N2 は当初クライアントとデータセンターの両方を対象としていましたが、TSMC はパフォーマンスの可能性をさらに引き出すために背面電源アーキテクチャを備えた A16 も計画しました。 A16 は本質的に、N2P に基づいてスーパー パワー レール (SPR) バック パワー ソリューションを重ね合わせるプロセスとみなすことができます。第 1 世代のナノシート GAA トランジスタを引き続き使用しており、消費電力、性能、トランジスタ密度の点で N2 および N2P よりも大幅に優れていますが、コストも増加します。 TSMCが現在A16を「2027年の量産ノード」とマークしていることは注目に値するが、これは以前に発表されたスケジュールと比較して2026年から2027年にずれることに相当する。同社は、A16ノードは2026年に量産準備が整うと説明したが、実際の量産の増加ペースは依然として顧客の導入計画に依存するため、全体的なタイムラインは2027年に合わせられる。A16の登場前に、TSMCはN2XをA16に完全に置き換えることはしない。後者は、パフォーマンスを強化し、従来のフロントサイド電源下で極限のクロックをさらに追求するN2Pの亜種である。依然として高周波を追求する高性能アプリケーションをターゲットとしています。

A16の後はA12にバトンが渡されます。 A12 は、2029 年にデータセンター レベルのノードに「ノード全体の」アップグレードをもたらすと予想されています。その進化ロジックは A14 と N2 の関係に似ており、第 2 世代のナノシート GAA と NanoFlex Pro テクノロジーに依存して、パフォーマンス、消費電力、密度のより包括的な向上を達成します。 TSMCはまだ具体的な定量指標を明らかにしていないが、技術的な枠組みの観点から見ると、A12は第2世代GAAとより成熟したバックサイド電源ソリューションを備えた「新しいデータセンターフラッグシップノード」とみなすことができる。同社はまた、A16 から A12 への進化には幾何学的なサイズの縮小だけではなく、背面電源供給経路、電力の完全性、全体的な配線アーキテクチャの系統的な最適化も含まれていることを強調しました。フロントエンド (フロントエンド配線およびアクティブ領域) とバックエンド (背面電源) のサイズを同時に圧縮することによってのみ、全体的な密度の向上を達成できます。

ロードマップ全体の中で注目すべきテクノロジーの選択は、TSMC が計画している A13 や A12 などの先進ノードでは、2029 年まで高 NA EUV リソグラフィー マシンを使用しないことです。これは、2027 ～ 2028 年に 14A 以​​降のノードに High-NA EUV を導入するというインテルの戦略とはまったく対照的です。 TSMCのテクニカルディレクター、Zhang Xiaoqiang氏は、同社の研究開発チームは依然として既存のEUVプラットフォーム上で十分なプロセススケーリングスペースを掘り出すことができており、より高価で複雑な高NA装置にすぐに切り替える必要はない、と述べた。将来のある時点では、高 NA を採用する必要があるかもしれませんが、現時点では、既存の EUV システムの下で技術進化を促進し続けることができます。コスト圧力と生産能力の可用性を考慮すると、High‑NAの採用を遅らせるというこの戦略は、TSMCが競争力の維持と資本支出の制御のバランスを取ると同時に、設計とプロセスの協調最適化を通じて既存のツールとプラットフォームのライフサイクルを可能な限り延長したいことを意味します。