🏭 Modül 7 · Üretim ve Ekosistem · Bölüm 7.3 · 8 dk okuma

TSMC 28nm MPW Süreci

SIDRA'nın Tayvan'a outsourcing'i — paylaşılan wafer ekonomisi.

Önkoşul

Bu bölümde öğreneceklerin

  • MPW (Multi-Project Wafer) konseptini ve neden ucuz olduğunu açıkla
  • TSMC 28 nm process ve SIDRA için neden seçildiğini söyle
  • Tape-out süreci ve GDS-II formatını tanı
  • Maliyet, schedule, IP ownership detaylarını belirt
  • Yerli alternative (Türkiye) zorluklarını söyle

Açılış: Wafer Paylaşımı = Ekonomik

Tek bir TSMC 28 nm wafer dedicated maliyeti: $5000-10000. SIDRA başlangıç için imkânsız.

MPW (Multi-Project Wafer): birden fazla müşteri tek wafer’ı paylaşır. SIDRA ~10 cm² alan kullanır → ~$500-1000.

Bu bölüm SIDRA’nın TSMC ile çalışmasını detayla.

Sezgi: Paylaşımlı Otobüs

Reticule (mask alanı): 26 mm × 33 mm = 858 mm². Bir reticule içine birden fazla müşterinin tasarımı yerleştirilir:

  • Müşteri A: 100 mm² (büyük SoC).
  • SIDRA: 100 mm² (Y1).
  • Müşteri B: 200 mm².
  • Müşteri C: 50 mm².
  • … toplam 858 mm².

Tek wafer 38 reticule → 38 × her müşteri = ortak maliyet.

Formalizm: TSMC 28 nm Süreci

L1 · Başlangıç

TSMC 28 nm spec:

  • Çalışma voltajı: 1.0 V (nominal), 0.6-1.2 V (DVFS).
  • Saat hızı: ~1-2 GHz.
  • Transistör yoğunluğu: ~2 milyon/mm².
  • Metal: 8-10 katman Cu BEOL.

SIDRA Y1 için ne kullanır:

  • Substrate (Si).
  • Transistör (1T1R hücresi için MOSFET).
  • M1-M2 metal (yerel kontrol).
  • M3-M5 (compute engine + I/O).

SIDRA UNAM’da ne ekler:

  • M3-M20 üst metal katmanlar.
  • HfO₂ memristör BEOL.
  • Pad opening.

MPW akışı:

  1. SIDRA tape-out (GDS-II).
  2. TSMC mask shop maskeleri üretir (1 ay).
  3. Wafer fab yürür (4 hafta).
  4. SIDRA bare-CMOS wafer alır.

Toplam: tape-out → wafer ~6 hafta.

MPW shuttles:

TSMC yılda 4-6 shuttle (her 2-3 ay). SIDRA bu schedule’a uyum sağlar.

L2 · Tam

Tape-out detayları:

GDS-II (Graphic Design System II) format. Polygonlar her metal katmanı için.

SIDRA tape-out boyutu: ~50 GB. Hierarchical (cell-based) compress edilir.

DRC (Design Rule Check):

  • Minimum metal genişliği.
  • Minimum aralık.
  • Antenna effect.
  • Densities.

DRC clean → tape-out kabul.

LVS (Layout vs Schematic): layout schematic’le uyuşur mu kontrolü.

IP ownership:

SIDRA tape-out → SIDRA’ya ait. TSMC üretir, üzerinden royalty almaz.

Eğer SIDRA TSMC IP (örn. SerDes PHY) kullanırsa → lisans + royalty.

Y1 için TSMC standard cell library + memory generator. Lisans dahil ürün fiyatına.

Maliyet:

KalemTek wafer (dedicated)MPW
Mask seti$1M$50K (paylaşılır)
Wafer üretim$5K$1K (alan oranı)
Test$5K$5K (her müşteri ayrı)
Toplam (1. wafer)$1.01M$56K
Sonraki wafer$5K$1K

İlk SIDRA Y1 prototip MPW ile ~$60K. Volume up: dedicated daha ekonomik (>1000 wafer/yıl).

L3 · Derin

Schedule:

TSMC MPW takvimi:

  • 1 Şubat: tape-out deadline.
  • 1 Mart: mask hazır.
  • 1 Nisan: wafer fab başlıyor.
  • 1 Mayıs: wafer hazır.
  • 15 Mayıs: SIDRA UNAM’a teslim.

Geç tape-out → bir sonraki shuttle (2-3 ay gecikme).

TSMC alternatif foundry’ler:

  • Samsung 28 nm: benzer fiyat, schedule.
  • GlobalFoundries 28 nm: biraz pahalı.
  • SMIC 28 nm (Çin): ucuz ama ABD ihracat kontrol.
  • UMC 28 nm: pahalı, daha az kapasite.

SIDRA TSMC tercihi: yield + MPW reputation + ekosystem.

Türkiye yerli foundry?

Türkiye’de 28 nm CMOS foundry yok. En yakını:

  • ASELSAN MGEO 250 nm (askeri kullanım).
  • BİLGEM 130 nm prototip lab.

180 nm bile Türkiye’de yok. 28 nm üretim 5-10 yıl uzak. SIDRA Y100’a kadar TSMC bağımlı.

IP risk:

Tape-out TSMC’nin elinde → güvenlik kaygısı. SIDRA tasarım reverse-engineerable mi?

Çözüm: critical IP (memristör know-how) UNAM’da kalır (BEOL). TSMC sadece commodity CMOS.

Ekonomik karar (Y1):

Yıllık 3700 wafer × 1000=1000 = 3.7M wafer alımı. SIDRA toplam üretim maliyetinin %30’u.

Y10 1M wafer/yıl = 1B(dedicatedwaferic\cin1M×1B (dedicated wafer için 1M × 5000 = $5B).

Kritik geçiş: Y10 dedicated wafer ekonomisi olur (volume yüksek). MPW’den çık.

Deney: SIDRA Y1 İlk MPW

Schedule: 2026 Şubat tape-out.

Adımlar:

  • Aralık 2025: Tape-out hazırlık (DRC, LVS final).
  • Ocak 2026: Pre-tape-out review.
  • Şubat 2026: TSMC submit.
  • Mart 2026: Mask hazır.
  • Nisan 2026: Wafer fab.
  • Mayıs 2026: 5 wafer SIDRA’ya gelir (MPW shuttle).
  • Haziran 2026: UNAM BEOL.
  • Temmuz 2026: Test, paketleme.
  • Ağustos 2026: İlk SIDRA Y1 prototip ürün.

Maliyet ilk batch:

  • MPW tape-out: $50K (paylaşılan mask).
  • 5 wafer: $5K.
  • Toplam ilk run: 55K→5×28=140prototipc\cip= 55K → 5 × 28 = 140 prototip çip = ~400/çip.

Production phase (2027):

  • Yıllık 30 MPW shuttle (her 2 ayda 5 wafer).
  • 150 wafer/yıl × 28 = 4200 çip.
  • Y1 hedef 100K → 24× büyütme. Dedicated wafer + UNAM 14× büyütme.

Kısa Sınav

1/6MPW nedir?

Laboratuvar Görevi

SIDRA Y1 ekonomi: MPW vs dedicated.

(a) MPW: 56Kmask+56K mask + 1K/wafer. 100 wafer için 156K.C\cipbas\cı=156K. Çip başı = 156K / 2800 çip = $56.

(b) Dedicated: 1Mmask(1kez)+1M mask (1 kez) + 5K/wafer. 100 wafer için 1.5M.C\cipbas\cı=∗∗1.5M. Çip başı = **535**.

(c) MPW kazanç düşük volume için. Geçiş noktası?

(d) Dedicated avantaj: 1Mmaskamortize.1000waferic\cin1M mask amortize. 1000 wafer için 1M + 5M=5M = 6M / 28K = **214/c\cip∗∗.MPW214/çip**. MPW 56 hâlâ ucuz.

(e) 10K wafer dedicated: 1M+1M + 50M = 51M/280K=∗∗51M / 280K = **182/çip**. MPW $56 yine ucuz.

Sonuç: MPW her zaman ucuz mu? Hayır. Dedicated wafer’da daha çok alan/wafer kullanılır (çip başı silikon daha ucuz). 100K+ çip için dedicated tercih.

Özet Kart

  • MPW: çoklu müşteri tek wafer paylaşır. Mask 50K/mu¨s\cteri,wafer50K/müşteri, wafer 1K.
  • TSMC 28 nm: SIDRA için CMOS substrate.
  • Tape-out: GDS-II, DRC + LVS.
  • Schedule: tape-out → wafer 6 hafta.
  • Türkiye yerli foundry yok 28 nm.
  • Y10+: dedicated wafer ekonomisi.

Vizyon: Türkiye'de Yerli Foundry

  • Y1: TSMC bağımlı.
  • Y3: ASELSAN/BİLGEM 130 nm yerli alt-bileşen.
  • Y10: TÜBİTAK 90 nm pilot foundry kurulum.
  • Y100: 28 nm fab Türkiye’de (politik karar).
  • Y1000: EUV equivalent → çoklu fab.

Daha İleri