Im Moment gibt es nur zwei unabhängige Foundries, die in der Lage sind, hochmoderne Chips herzustellen. Die Unternehmen sind TSMC und Samsung Foundry. Unabhängige Foundries nehmen Chipdesigns, die von anderen Firmen erstellt wurden, und bauen die eigentlichen Chips aus diesem Design heraus. Sowohl TSMC als auch Samsung arbeiten daran, Chips mit ihren 3-nm-Prozessknoten zu bauen. Je kleiner der verwendete Prozessknoten ist, desto größer ist die Anzahl der Transistoren in einem Chip.
Samsung soll bereits nächste Woche die Massenproduktion von 3-nm-Chips ankündigen
Dies ist wichtig, denn je mehr Transistoren in einem Chip verwendet werden, desto leistungsfähiger und energieeffizienter kann dieser Chip sein. Etwa alle zwei Jahre wird der Prozessknoten kleiner und mehr Transistoren passen in eine integrierte Schaltung. Das ist das berühmte „Mooresche Gesetz“, von dem Sie schon gehört haben, benannt nach dem Mitbegründer von Intel und Fairchild Semiconductor, Gordon Moore. Denken Sie daran, dass dies kein tatsächliches Gesetz ist, und da immer kleinere Komponenten gebaut werden, kann diese”Beobachtung”nicht mehr vollständig darauf zählen, dass sich die Anzahl der Transistoren alle zwei Jahre verdoppelt.
Im Laufe der Zeit, Sie können Sie sehen, wie”Moore’s Law”die unglaubliche Zunahme der Verarbeitungskapazitäten im Laufe der Jahre vorhergesagt hat. Nehmen wir das iPhone X, das im November 2017 mit dem Apple A10 Bionic Chipsatz auf den Markt kam. Letztere trugen 4,3 Milliarden Transistoren in jedem Chip. Kommen wir nun zur iPhone 13-Serie 2021, die mit dem A15 Bionic-Chipsatz ausgestattet ist. Der A15 Bionic enthält 15 Milliarden Transistoren, 27,1 % mehr als die 11,8 Milliarden Transistoren, die der A14 Bionic Chip verwendet.
Also kämpfen Samsung und TSMC jetzt um die Vorherrschaft im Geschäft der Herstellung von Chips für Drittanbieter. TSMC ist in den meisten Kennzahlen die Nummer eins und seine Kundenliste umfasst Top-Technologieunternehmen wie Apple (sein Nummer-eins-Kunde), MediaTek, Nvidia, Qualcomm und andere. Aber es scheint laut ExtremeTech , dass Samsung TSMC bald schlagen wird, indem es nächste Woche mit der Massenproduktion von Chips beginnt, die mit seinem 3-nm-Prozessknoten hergestellt werden, und TSMC später in diesem Jahr mit der 3-nm-Massenproduktion beginnt. Darüber hinaus wird Samsung eine neue Transistorstruktur auf seinem 3-nm-Prozess verwenden Chips namens GAA oder Gate-all-around. Bei dieser Struktur wird der Stromfluss durch Gates gesteuert, die den Transistor auf allen vier Seiten kontaktieren. TSMC wird weiterhin die FinFET-Struktur verwenden, die seit dem Debüt des 22-nm-Prozessknotens vorhanden ist. TSMC wird FinFET endgültig für GAA verschrotten, wenn es 2026 mit der Auslieferung von 2-nm-Chips beginnt.
Das GAA-Design von Samsung heißt Multi-Bridge Channel Field Effect Transistor (MBCFET), auch bekannt als Nanodrähte. Dies ist eines von nur zwei verschiedenen Gate-Allround-Designs, die derzeit verfügbar sind, wobei das zweite als GAAFET oder Nanodraht bekannt ist.
Die Transistorarchitektur bewegt sich von FinFET zu Gate-Allround
Der Bericht zitiert eine große koreanische Nachrichtenagentur, die sagt, Samsung werde voraussichtlich in Kürze eine große Ankündigung über seine 3-nm-Chipproduktion machen. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Umstellung auf Gate-Allround von FinFet die Fläche eines Chips um 45 % reduzieren wird, um eine Leistungssteigerung von 30 % zu erzielen und gleichzeitig den Energieverbrauch um 50 % zu senken. Es gibt jedoch ein großes Problem. Berichten zufolge erzielte Samsung bei 3 nm Ausbeuten von nur 10 % bis 20 %, was bedeutet, dass die überwiegende Mehrheit seiner 3-nm-Chips, die aus einem Wafer geschnitten wurden, die Qualitätskontrolle nicht bestehen konnten.
Bereits im Februar deutete ein Bericht darauf hin, dass Samsungs Ausbeute bei 4 nm lag Die Produktion betrug nur 35 %, was dazu führte, dass Samsung einige Geschäfte mit dem Chipdesigner Qualcomm verlor. Letzterer hat angeblich einige dieser Bestellungen an TSMC verlagert. Wenn Samsung Foundry jedoch kurz davor steht, den Beginn der High Volume Manufacturing (HVM) am 3-nm-Prozessknoten anzukündigen, könnte man zu dem Schluss kommen, dass Samsung Foundry seine 3-nm-Ausbeute verbessert hat. Apropos 3nm, Digitimes berichtete, dass TSMCs Hauptkunden wie AMD, Apple, Broadcom, Intel, MediaTek, Nvidia und Qualcomm haben begonnen, sich für 3-nm-Kapazität anzustellen. Und als nächstes am Horizont ist natürlich der 2-nm-Prozessknoten, an dem sowohl TSMC als auch Samsung arbeiten. Es wird erwartet, dass ein weiterer Name zu TSMC und Samsung auf der Liste der hochmodernen Gießereien hinzukommt. Intel-Chef Pat Gelsinger hat angekündigt, dass das amerikanische Unternehmen bis 2025 die Prozessführerschaft von Samsung und TSMC zurückerobern wird.
