TSMC: 2026년에 도착하는 2nm 칩~

TSMC의 N2 일정은 2025년 후반에 대량 생산에 들어갈 예정입니다.

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company(TSMC)가 2020년에 처음으로 N2(2nm급) 제조 공정의 개발을 확인했을 때 노드에 대한 자세한 내용이나 생산에 들어갈 시기를 밝히지 않았습니다. 이번 주 회사는 이 기술이 새로운 트랜지스터 구조에 의존하지만 이를 사용하는 칩은 2026년까지 출시되지 않을 것이라고 확인했습니다. 

H2 2025에서 HVM을 위한 N2 on Track

TSMC의 CEO인 CC Wei는 이번 주에 회사의 N2 노드가 예상대로 GAA(gate-all-round) 트랜지스터에 의존할 것이라고 공식적으로 확인했습니다. 

제조 공정은 개구수가 0.33인 기존의 극자외선(EUV) 리소그래피에 계속 의존할 것입니다.  

이 기술은 2024년 말에 위험 생산을 위해 준비되고 2025년 말에 HVM(대량 생산)을 위해 준비될 것으로 예상됩니다. 

이는 TSMC의 고객이 2026년에 첫 번째 N2 기반 칩을 받게 된다는 것을 의미합니다. 

Wei는 "새로운 트랜지스터 구조를 포함하여 우리의 N2 개발이 순조롭게 진행되고 있으며 예상대로 진행되고 있습니다"라고 말했습니다. 

"내가 말하고 싶은 것은 일정대로 진행하면 2024년 말에 위험 생산에 들어갈 것이라는 것입니다. 

2025년에는 생산에 들어갈 것이며, 아마도 하반기에 가까울 것입니다. 

그렇지 않으면 2025년 말에 알 수 있습니다."

일반적으로 TSMC의 새로운 프로세스 기술 채택은 점점 더 느려지고 있습니다. 

전통적으로 TSMC는 2년마다 새로운 노드를 사용하여 생산을 시작했습니다. 

TSMC의 N7은 2018년 4월에 출시되기 시작했고 N5는 2020년 4월에 HVM에 들어갔지만 N3는 2022년 하반기에 상업 생산에만 사용될 것입니다. 

2025년에 N2를 사용하면 기술이 다음 단계로 넘어갈 것이기 때문에 분명히 훨씬 더 긴 케이던스를 보게 될 것입니다. 

신비한 일정 

TSMC의 N2 일정은 항상 약간의 미스터리였습니다. 

회사가 처음 N2에 대해 이야기하기 시작했을 때 대만 신주 현 바오산 근처의 새로운 현장에서 신기술이 채택될 것이라고만 말했습니다. 

이 사이트(일부는 Fab 20이라고 함)는 4단계로 건설될 새로운 팹을 수용할 것입니다. 

대만 당국은 2021년 중반에 프로젝트를 승인했으며 , 이때 우리는 시설 건설이 2022년 초에 시작될 예정임을 알게 되었고 TSMC의 N2 일정에 대한 첫 번째 힌트를 얻었습니다. 

TSMC의 이사회는  2022년 초에 팹 건설을 승인  했으므로 지금쯤이면 팹 건설이 어떤 형태로든 진행 중일 것으로 예상됩니다. 

이것이 사실이라면 2023년 중반까지 쉘이 완료되고 2024년 하반기에 장비가 설치되어 생산 준비가 완료될 것으로 예상합니다. 

TSMC와 파트너가 필요한 모든 준비(예: 위험 생산 단계)를 완료한 후, N2 기술과 새로운 팹은 2025년 말에 시작될 HVM을 위해 준비되어야 합니다. 

최신 제조 공정의 주기 시간은 매우 길기 때문에(3개월 이상) TSMC가 알파 고객에게 2nm 칩의 첫 번째 배치를 제공하는 데 몇 달이 걸릴 것이며, 이는 2026년에 발생할 가능성이 높습니다. 

따라서 예상 이러한 장치를 사용하는 제품은 지금부터 약 4년 후인 2026년 후반에 출시될 예정입니다.

성능, 성숙도, 비용 

TSMC의 N2 일정은 항상 다소 비밀스러웠지만 TSMC는 이전 세대 노드(예: N3 파생 상품)에 비해 예측 가능한 수율과 가시적인 이점을 가진 매우 성숙한 노드를 위해 노력하고 있다고 일관되게 말했습니다. 

따라서 TSMC는 게이트 만능 트랜지스터로 Samsung Foundry보다 약 2~3년 뒤쳐지지만 2025년 하반기에 램핑이 시작되면 1세대 GAA 기반 노드가 최고의 제조 공정이 될 것으로 예상합니다. 

Wei는 "우리는 N2 [...]가 고객에게 성숙도, 성능 및 비용을 제공하는 최고의 기술이 될 것으로 기대합니다."라고 말했습니다. 

"우리는 N2가 고객 성장을 지원하기 위해 기술 리더십을 계속할 것이라고 확신합니다." 

신중한 접근 

TSMC는 N3 및 N2 노드에 대해 매우 신중한 접근 방식을 취하고 있습니다.  

Samsung Foundry는 이미 올해 3nm 게이트 만능 조기 제작 공정에 GAA 트랜지스터를 투입할 예정이다. 

삼성의 초기 노드는 일반적으로 회사 내부에서만 사용되므로 새로운 트랜지스터 구조의 광범위한 채택은 칩 계약 제조사가 내부 및 외부 고객을 겨냥한 3GAP(3nm 게이트 만능 플러스) 노드를 출시하는 2023년에야 이루어질 것이다.

한편 Intel은 2024년에 자사의 20A 기술에 Ribbon FET(GAA 트랜지스터의 일종) 아키텍처를 채택한 다음 2025년에 ASML의 Twinscan EXE 스캐너와 0.55 개구수를 가진 High-NA EUV 리소그래피를 사용할 계획입니다. 

본질적으로 인텔은 약 2년 안에 새로운 트랜지스터 설계와 새로운 리소그래피 방법을 채택할 계획이며 매우 촉박한 일정입니다. 

TSMC는 FinFET 트랜지스터 구조가 앞으로 몇 년 동안은 충분하다고 생각하므로 현재로서는 GAA 트랜지스터에 대한 위험을 감수하고 있지 않습니다. 2025년까지 회사는 ASML의 Twinscan NXE 0.33 NA EUV 도구에 대한 6년의 경험을 갖게 되므로 회사가 새로운 트랜지스터 아키텍처를 채택하는 것이 훨씬 덜 위험할 것입니다. 

세계 최대 반도체 계약업체 TSMC는 대체로 신중한 입장입니다.

매년 새로운 스마트폰 시스템온칩(SoC)을 출시하는 경향이 있는 주 고객사인 애플의 요구 사항을 충족시키기 위해 매년 일정한 개선점이 있는 새로운 노드를 제공하는 것이 필수적입니다. 

한편, AMD 또는 Nvidia와 같은 기업의 요구 사항을 충족하기 위해 TSMC는 매우 높은 성능(N4X)을 제공하거나 특정 애플리케이션(5N, 12N)에 유리한 트랜지스터 밀도, 성능 및 전력 소비의 조합을 제공하는 맞춤형 노드 버전을 개발합니다.

지금까지 2년마다 새로운 노드를 제공하는 TSMC의 전략은 회사와 고객에게 효과적이었습니다. 

향상된 버전(N5P, N7P 등) 및 맞춤형 버전을 통해 회사는 매년 일관된 성능, 전력 및 면적 개선을 제공할 수 있었습니다. 

그러나 이제 완전히 새로운 노드의 주기가 3년으로 연장되고 있으므로 경쟁업체가 상당히 더 공격적으로 변하면서 회사가 연승 행진을 어떻게 계속할 계획인지는 두고 봐야 합니다.

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