TSMCの3nmプロセス製品まとめ【半導体】

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ほんの十数年前くらいまで70nm程度だった半導体のプロセスルールも今では7nmプロセスルールが世界の標準になりつつあります。既にムーアの法則は崩壊してしまっているとのことですが、それでも次々と更に微細なプロセスの半導体が登場しています。 そして数年後にはTSMCから3nmプロセスの半導体が本格的に生産され、様々な製品に採用される予定です。

この記事では現在噂されている、TSMCの3nmプロセスルールの半導体を利用する製品について紹介していきます。

 

 

TSMCの3nmプロセスルールとは

まず最初に、そもそもTSMCの3nmプロセスルールとは一体何者なのかについて説明していきます。

 

プロセスルールとは

プロセスルールというのは簡単に説明すると、CPUなどの処理装置の半導体を製造する上での回路の幅の事を指します。実際はそこまで単純なものでもありませんが、「プロセスルール」が細いほど、つまり回路の幅が細いほどよりたくさんのトランジスタを設置することができるため、比較的高性能になります。 また、電気抵抗等をおさえることができるためより少ない電力で高いパフォーマンスを発揮できる傾向にあります。 一般的にプロセスが細くなることで動作周波数を上昇させることが厳しくなり、1コア当たりのパフォーマンス(力強さ)を向上させることが難しくなると言われています。

そのためプロセスが細いほど優秀であると一概に決定することはできませんが、それでもやはり電力効率やマルチコアパフォーマンスなど処理装置において重要なポイントを改善させることができますので、総合的に見れば優秀と言えます。

 

TSMCの「N3」

そして冒頭でも説明した通り、この記事で扱っていくのはTSMCの3nmプロセス「N3」についてです。 現在量産されているのは主に7nmプロセスでAMDのCPU(Ryzen zen2アーキテクチャ等)やAppleのスマートデバイス向けSoC(iPhoneやiPadシリーズなど)等に採用されています。 そして、現在5nmプロセス(N5)についても生産が行われてきています。 なお、5nmプロセスについては以下の記事をご覧ください。

【大量】TSMCの5nmプロセス製品まとめ【まさかのIntel?】

この5nmプロセスの次は4nmプロセス(N4)となるわけですが、こちらについては5nmプロセスをより洗練した「改良版」といった形で登場するとのことで、実質的な後継は3nmプロセス(N3)であるとTSMCから発表されました。

そのため、「7 → 5 → 3」という流れで開発が進んでいるという認識が良さそうです。 そしてN3ではN5に対して、同じ電力にて15%程度性能が向上し、同じ性能にて消費電力を30%削減することができるとと宣言されました。

そしてこのN3プロセスもN7と同じようにTSMCのメインストリームになりますので、必然的に多くの製品に採用されることになるでしょう。

 

 

TSMCの3nmプロセスが噂されている製品まとめ

それでは実際にこの3nmプロセスはどういった製品の処理装置に採用されるのでしょうか。具体的には発表されていませんが、ここでは噂されているものを紹介します。

 

1.Apple iPhone 14シリーズ等(A16チップ)

AppleのiPhoneやiPadシリーズにはTSMCの半導体を用いたARMベースの独自チップが採用されています。iPhone 11シリーズではA13チップが採用されました。そしてA14チップA15チップというように毎年更新されるとしたら、iPhone 14シリーズに採用されると考えられているA16チップでTSMCの3nmプロセスが採用されると言われています。そしてA14,15チップでは5nmプロセスになるといわれています。

他にも同じアーキテクチャを用いたA16X(仮称)チップなどがいくつかのiPadシリーズや、ARMベースのMacパソコンに導入される可能性も考えられます。

 

2.Graphcore

以前まで、AppleのA16チップに初めてTSMCの3nmプロセスが採用されると噂されていましたが、最新の情報によると初めて採用されるのはGraphcoreという会社の処理装置になるそうです。この会社は設立からわずか4年しか経っていない新しい会社で、AI処理用チップの開発に力をいれているそうです。同社の最近発表された「Colossus MK2」では7nmプロセスが採用されていて、トランジスタの数が圧倒的に多くなっています。 私たちのような一般的な消費者にはあまり関係のない処理装置ですが、このような処理においてもTSMCの3nmプロセスが活躍するのです。

 

3.Qualcomm Snapdragon

多くのAndroidスマートフォンの処理装置に採用されているQualcommのSnapdragon SoCですが、こちらについてもAppleのA16チップと同時期にTSMCの3nmプロセスを採用する可能性が高いです。具体的にはSnapdragon 895(仮称)をフラッグシップとするシリーズになるでしょうか。 ちなみに現行品のSnapdragon 865等には7nmプロセスが採用されています。

 

4.AMDのCPU,GPU

AMDは現在、CPU(Ryzenシリーズ等)とGPU(Radeonシリーズ)、両方においてTSMCの7nmプロセスを採用しています。そしてZen4(第五世代Ryzen)CPUアーキテクチャでは5nmプロセスが採用され、Zen5(第六世代Ryzen)ではより洗練された5nmプロセスが採用されると言われています。そしてその次の世代となる第七世代(Zen6)にてTSMCの3nmプロセスが採用されるでしょう。

また、同時期に登場する何らかのRDNA世代GPU(Radeon Navi 50?)にて同じ3nmプロセスが採用されると考えられます。あくまでも順調に開発が進めばの話ですが。

 

 

登場時期

以上より、この3nmプロセスが本格的に採用されるのは2022年以降となるでしょう。 そしてそのころにはシリコンを用いた半導体ではなく、炭素を用いた「カーボンナノチューブ」による半導体についても開発されてきていると思います。

カーボンナノチューブを使ったCPUの実態とは?

 

参考記事:https://www.gizchina.com/2020/08/28/tsmc-announces-its-first-3nm-ai-chip-customer-neither-apple-nor-huawei/

TSMC to Start Mass Production of 3nm Chips in 2022







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期限:2020/11/30

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