

6月12日、AppleのiPhone 15シリーズが近づくにつれ、AppleのA17 Bionicに関するニュースが多くなってきている。 最新の情報では、今年量産されるAppleのA17プロセッサは、TSMCの3nmプロセスファミリーのうちN3(N3B)ノードを使用しているが、2024年のA17はコスト考慮のためN3Eプロセスに切り替わるという。
これまでの情報によると、AppleはすでにTSMCの3nm出荷量の90%を受け取っており、今年のiPhone15シリーズでTSMCの3nmベースのA17プロセッサを最初に採用する予定だ。ただし、A17プロセッサーでデビューするのはiPhone15ProとiPhone15ProMaxのみで、他のモデルは引き続きA16プロセッサーを採用するという。そしてこれは、主に3nmプロセスの高コストによるものだ。
情報によると、TSMCの3nmプロセスファミリーには、N3(N3B)、N3E、N3P、N3X、N3Sなどがあり、N3はN3Bとも呼ばれるオリジナルバージョンで、同じ消費電力でN5と比較して10~15%の性能向上、同じ性能で25~30%の消費電力削減、最大70%の論理密度向上、20%のSRAM密度向上、10%のアナログ密度向上などを謳っている。 しかし、昨年のIEDMでTSMCは、N3の高密度ビットセルはSRAM密度を5%程度しか向上させなかったことを明らかにした。N3のCGP(ContactedGatePitch)は45nmで、Intel4の50nmCGP、Samsung4LPPの54nmCGP、TSMCN5の51nmCGPを抑え、これまでで最も高密度なプロセスだが、SRAM密度が5%しか向上しないことは、SRAM設計の複雑さが増すことを意味する。 まとめると、N3の実際の性能、消費電力、量産歩留まり、スケジュールは期待に応えられなかったということだ。N3Eは、N3の様々な欠陥を修正し、設計仕様を緩和することで、N5に比べて性能を15~20%向上させ、消費電力を30~35%削減し、論理密度は約1.6倍(N3計画比)、チップ密度は約1.3倍とされている。
昨年のIEDMでTSMCは、N3Eがメタルピッチ密度を下げ、M0、M1、M2のメタル層にマルチパターンEUVを使用する代わりに、後退してシングルパターンに切り替えたことを明らかにした。ロジック密度は若干低下するが、消費電力や性能の数値は同等に保ったまま実現されている。また、標準的なモノリシックチップ(ロジック50%+SRAM30%+アナログ20%)を使用すると、予想通り全体の密度が1.3倍に向上する。 TSMCのデータから推測すると、N3EはN3に比べて性能や消費電力が優れているだけでなく、歩留まりも高く、コストも低い。したがって、AppleのA17が来年、TSMCのN3Eプロセスを採用するのは普通のことだ。さらに、以前のニュースによると、MediaTekもQualcommも、今年のフラッグシップチップには引き続き4nmプロセスを採用し、来年は最初のTSMCの3nmプロセスベースのチップをベースにしたものしか発売せず、そのどちらもN3Eに選ばれるとも言われている。

