SRAM Scaling ve TSMC’nin N2 Teknolojisi
SRAM ölçeklendirme işlemi, son nesil üretim teknolojileriyle birlikte durma noktasına geldi, bu da on-chip belleklerin giderek pahalı hale geleceğinin karanlık bir geleceğini işaret ediyordu. Ancak, geçmişte gördüğümüzün aksine, SRAM ölçeklendirme işlemi görünüşe göre ölü değil.
TSMC, N2 işlem teknolojisinin (2nm sınıfı) performans, güç verimliliği ve alan (PPA) açısından önceki nesillere kıyasla önemli iyileştirmeler sunduğunu duyurdu. Bununla birlikte, TSMC’nin henüz herkesle paylaşmadığı bir konu daha var: oldukça daha küçük SRAM hücreleri ve daha yüksek SRAM yoğunluğu (38 Mb/mm^2), gelecek nesil CPU’lar, GPU’lar ve sistem çiplerinin maliyeti ve performansı üzerinde etki yaratacak.
TSMC’nin N2’si ve SRAM Ölçeği
TSMC’nin yaklaşan N2 düğümü, kapı-tümü-çevresinde (GAA) nanosheet transistörlerle piyasaya sürülecek ve önemli bir güç azaltma ve performans artışı vadediyor. N2 üzerinde üretilen yongaların, N3E üretim teknolojisine göre güç tüketimini eşdeğer transistor sayısı ve frekansta %25 ila %30 oranında azaltması, performansı aynı transistor sayısı ve güç ile %10 ila %15 oranında arttırması ve transistör yoğunluğunu aynı hız ve güçte %15 arttırması bekleniyor.
Ancak, TSMC’nin N2’sinin dikkate değer bir yanı, bu üretim düğümünün HD SRAM bit hücre boyutunu 0.0175 µm^2 civarına (38 Mb/mm^2 SRAM yoğunluğuna olanak tanıyarak) küçültmesidir. Bu, N3 ve N5’in durumunda olduğu gibi 0.021 µm^2 olan bit hücre boyutunu azaltmış ve dolayısıyla SRAM yoğunluğunu artırmıştır.
SRAM’ın Ölçeklenebilirliği ve Önemi
Bu, son yıllarda SRAM’ın ölçeklenmesinin oldukça zor hale gelmesi nedeniyle önemli bir baskı kırılmasıdır. Örneğin, TSMC’nin N3B (1. Nesil 3nm sınıfı teknolojisi), N5’e (5nm sınıfı düğüm) kıyasla bu konuda çok az avantaj sağlarken, N3E’nin (2. Nesil 3nm işlemi) HD SRAM bit hücre boyutu 0.021 µm^2 olup, N5’e kıyasla SRAM ölçeklenmesi açısından hiçbir avantaj sunmamaktadır. N2 ile, TSMC nihayet HD SRAM bit hücre boyutunu küçültmeyi başarmış ve dolayısıyla SRAM yoğunluğunu artırmıştır.
TSMC’nin GAA nanosheet transistörleri, daha küçük HD SRAM bit hücre boyutlarının ana etkinleştiricileri gibi görünmektedir. GAA transistörler, kanalı tamamen çevreleyen kapı malzemesi sayesinde daha iyi elektrostatik kontrol sağlar, sızıntıyı azaltmaya yardımcı olur ve performansı koruyarak transistor boyutlarının küçülmesine izin verir. Bu, transistör boyutlarının daha iyi ölçeklenmesini sağlar ve SRAM hücreleri gibi bireysel bileşenlerin boyutlarının azaltılması için hayati önem taşır.
Modern CPU, GPU ve SoC tasarımları çok fazla SRAM gerektirir çünkü bu işlemciler, büyük miktarda veriyi etkili bir şekilde işlemek için birçok önbelleğe güvenir. Bellekten veriye erişim hem performansı düşürücüdür hem de güç tüketimidir, bu nedenle optimal performans için yeterli miktarda SRAM hayati öneme sahiptir. Geleceğe yönelik olarak, önbellekler ve SRAM talebinin artmaya devam etmesi beklenir, bu nedenle TSMC’nin SRAM hücre boyutu konusundaki başarısı çok önemlidir.
Yazının orijinaline ve kaynaklarına buradan ulaşabilirsiniz.
