Yarı iletken dünyasının devi TSMC, 2nm sınıfı olarak bilinen N2 üretim sürecinde yüksek hacimli üretime bu yılın ikinci yarısında başlamaya hazırlanıyor. Şirketin Kuzey Amerika Teknoloji Sempozyumu 2025'te duyurduğu bu gelişme, TSMC'nin ilk gate-all-around (GAA) nanosheet transistör teknolojisini ticari olarak kullanıma sunması anlamına geliyor.
Bu yeni nesil 2nm üretim süreci, önümüzdeki yıl piyasaya sürülecek birçok ürüne güç verecek. Bunlar arasında veri merkezleri için AMD'nin yeni nesil EPYC 'Venice' işlemcilerinin yanı sıra, Apple'ın 2026 yılında çıkacak akıllı telefon, tablet ve bilgisayarlarında kullanılacak çipleri gibi kullanıcı odaklı işlemciler de bulunuyor. GAAFET'ler (Gate-All-Around Field-Effect Transistor) ve gelişmiş güç dağıtımı sayesinde yeni 2nm düğümü, daha yüksek performans ve transistör yoğunluğunun yanı sıra gözle görülür güç tasarrufları sağlayacak.
N2: 2025'in İkinci Yarısında Seri Üretime Hazır
TSMC'nin tamamen yeni bir üretim teknolojisi olan N2, şirketin 'tam düğüm iyileştirmeleri' olarak adlandırdığı yenilikleri beraberinde getiriyor. Bu iyileştirmeler, N3E sürecine kıyasla performansta %10 ila %15 artış, güç tüketiminde %25 ila %30 azalma ve transistör yoğunluğunda %15 artış içeriyor. TSMC, N2'nin transistör performansının hedefine yakın olduğunu ve 256Mb SRAM bloklarının ortalama %90'ın üzerinde verimlilik gösterdiğini belirtiyor. Bu durum, N2'nin seri üretime geçerken sürecin oldukça olgunlaştığını gösteriyor.
Daha önce de belirtildiği gibi, N2 TSMC'nin GAA nanosheet transistörlerini kullanan ilk düğümü olacak. Kanalın etrafını 360 derece saran bu yapı, transistörün elektrostatik kontrolünü en üst düzeye çıkararak performans veya güçten ödün vermeden transistör boyutunu küçültmeyi mümkün kılıyor ve böylece daha yüksek transistör yoğunluklarına olanak tanıyor.
Ek olarak, N2 süreci transistörün güç dağıtım devresine süper yüksek performanslı metal-yalıtkan-metal (SHPMIM) kapasitörler entegre ediyor. Bu yeni kapasitörler, şirketin önceki SHDMIM tasarımına kıyasla iki katın üzerinde kapasitans yoğunluğu sağlıyor ve önceki nesle göre hem katman direncinde (Rs) hem de geçiş direncinde (Rc) %50 azalma elde ediyor. Bu iyileştirmelerin, performans ve güç tüketimi üzerinde somut bir etkisi olması bekleniyor.
TSMC'nin Yeni Üretim Süreçlerinin Vadedilen İyileştirmeleri
Bu üretim süreci, bu yılın ikinci yarısında yüksek hacimli üretime girmeye hazırlanıyor ve önümüzdeki yıl piyasaya çıkacak çok sayıda ürüne olanak tanıyacak. Bunlar arasında veri merkezleri için AMD'nin yeni nesil EPYC 'Venice' işlemcilerinin yanı sıra, Apple'ın 2026 yılında akıllı telefon, tablet ve bilgisayarları için tasarlanmış yonga setleri gibi çeşitli kullanıcı odaklı işlemciler yer alıyor.
TSMC, N2 üretim düğümünün seleflerine göre önemli ölçüde daha hızlı müşteri benimsemesi yaşadığını belirtiyor. İlk yılında yeni tasarım (tape-out) sayısı, N5'in aynı aşamadaki sayısının iki katına ulaştı. Bu ivme artmaya devam ediyor; ikinci yıl N2 için yeni tasarım sayısı, N5 için görülen sayının yaklaşık dört katına çıktı. Bu, pazarın yoğun ilgisini ve erken tasarım faaliyetlerini gösteriyor.
Mobil ürünler N2'yi ilk benimseyenler arasında liderliğini sürdürürken, TSMC yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) ve yapay zeka (AI) müşterilerinin de daha fazla enerji verimliliği ihtiyacı nedeniyle bu düğümü kullanımlarını hızlandırdığını iddia ediyor. Geleneksel olarak daha geç aşamada olan bu segmentlerden gelen bu erken katılım (bkz. AMD Venice örneği), N2'nin önceki nesillere göre daha geniş bir uygulama yelpazesinde çekici olduğunu vurguluyor.
N2P ve A16: 2026'nın İkinci Yarısında Geliyor
Intel'in 18A (1.8nm sınıfı) sürecinin aksine, TSMC'nin N2'si arka yüz güç dağıtım ağını (BSPDN) desteklemiyor. Ancak TSMC, yeni düğümün bu özellik olmasa bile somut faydalar sağladığını söylüyor. TSMC'nin süreçlerinde BSPDN, Super Power Rail (SPR) olarak adlandırılan A16 üretim süreciyle birlikte geliyor. Şirket, arka yüz güç dağıtımında en karmaşık, en pahalı ama aynı zamanda en verimli yaklaşımı kullanıyor: Arka yüz güç ağını her transistörün source ve drain uçlarına doğrudan bağlamak. Bu, Intel'in BSPDN'yi hücre veya transistör kontağına bağladığı daha ucuz ama muhtemelen daha az verimli olan 18A yaklaşımının aksine bir yöntem.
TSMC'nin SPR arka yüz güç dağıtım teknolojisi üretim açısından pahalı olduğu için, TSMC ilerleyen dönemde SPR'siz düğümler sunmaya devam edecek. Böyle bir süreç teknolojisi de N2P. Geleneksel bir güç dağıtım ağına sahip N2'nin performans artırılmış bu versiyonu, N2'ye kıyasla %5 ila %10 daha yüksek performans ve %5 ila %10 daha düşük güç tüketimi vaat ediyor.
Aslında, TSMC'ye göre A16 büyük ölçüde arka yüz güç dağıtımına sahip N2P. Bu, çip tasarımcılarının farklı ürünler için IP'lerini yeniden kullanmalarına olanak tanıyacak. Yoğun bir güç ağına ihtiyaç duymayan kullanıcı uygulamaları için, özellikle maliyet açısından N2P optimal bir çözüm olabilir. Yoğun arka yüz güç dağıtımına ihtiyaç duyanlar için ise TSMC, A16'yı sunacak.
Hem N2P hem de A16, bu yılın ikinci yarısında yüksek hacimli üretim aşamasına ulaşmayı hedefliyor, bu nedenle gerçek ürünlerin 2027'de piyasaya çıkmasını bekleyebiliriz.
N2, N2P ve A16'ya ek olarak, TSMC N2'nin en üst düzey versiyonu olan N2X'i de sunacak. Bu süreç, maksimum saat hızlarını sağlamak için gelişmiş voltaj toleransına sahip olacak, ancak artan güç tüketimi pahasına. Bu düğüm, özellikle maksimum tek iş parçacığı performansı garantisi gerektiren üst düzey kullanıcı CPU'ları ve bazı veri merkezi teklifleri için faydalı olacak. N2X'in 2027'de seri üretime geçmesi bekleniyor.
