TSMC Finflex: Apples M4 profitiert von neuem Transistormix
Die Halbleiterspezialisten von Techinsights haben sich Apples M4 genauer angesehen(öffnet im neuen Fenster) . Das erste mit TSMCs N3E-Prozess hergestellte System-on-Chip (SoC) nutzt dessen neue Möglichkeiten, um Performance- und Efficiency-Cores getrennt zu optimieren - was, zusammen mit architektonischen Verbesserungen, gegenüber dem Vorgänger eine deutliche Leistungssteigerung bringt.
Möglich macht das eine Optimierung namens Finflex , die TSMC, der Fertiger des SoC, mit N3E offiziell eingeführt hat: Damit lassen sich innerhalb eines Chips unterschiedliche Transistortypen verwenden. Sie unterscheiden sich in der Anzahl der genutzten Fins, die den Kanal der Transistoren bilden. Dabei gilt generell: Je mehr Fins, desto höhere Ströme kann ein Transistor schalten, was höhere Taktraten ermöglicht. Allerdings bedeuten mehr Fins auch einen höheren Flächenbedarf, eine größere Gate-Elektrode mit höherer Kapazität und höhere Leckströme. Das hebt den Geschwindigkeitsvorteil zum Teil wieder auf.
Daher setzen Halbleiterhersteller auf sogenannte Fin Depopulation. Dabei werden Fins gezielt entfernt, was durch höhere Fins und neue Materialien teilweise kompensiert werden kann. Das ist an sich nichts Neues, bereits zuvor boten Halbleiterhersteller unterschiedliche Standardzellbibliotheken an, die auf verschiedene Arten von Chips ausgelegt sind. TSMC fuhr dabei dreigleisig mit Bibliotheken für hohe Leistung, hohe Integrationsdichte sowie einen Mittelweg zwischen beiden. Damit waren Chipentwickler aber auf eine Optimierung für den kompletten Chip festgelegt, Finflex hebt das auf.
Mehr Fins für die Performance-Kerne
Laut Techinsights(öffnet im neuen Fenster) nutzen die Performance-Kerne die leistungsfähigen 3-2-Finfets, bei denen abwechselnd je zwei Transistoren mit drei und zwei Fins gefertigt werden. Das erlaubt ihnen höhere Taktraten, während GPU und Efficiency-Kerne durch 2-1-Finfets weniger Energie und Chipfläche benötigen - die klassische Optimierung für ein Mobilgerät.
Bereits beim A17-SoC des iPhone 15 soll Apple laut Techinsights(öffnet im neuen Fenster) und Yole Group(öffnet im neuen Fenster) Finflex genutzt haben - obwohl TSMC es erst für N3E, nicht aber für N3B, womit das A17-SoC gefertigt wird, offiziell bewirbt. Denkbar ist, dass beide Unternehmen damit erste Erfahrungen sammelten.