Yksi Trumpin hallinnon hyvistä asioista on ollut keskittyminen USA:n puolijohteiden tuotantoon. Tämä johti maailman johtavan valimon, TSMC:n, avaamaan sirua valmistavan tuotantolaitoksen Phoenixissa, Arizonassa, ja sen on määrä tulla käyttöön vuonna 2024, jolloin lastut rullaavat pois valimon 5 nm:n prosessisolmulla valmistetusta linjasta.
Apple ja TSMC keskustelevat 3 nm:n sirutuotannon siirtämisestä Yhdysvaltoihin
Yksinkertaisesti sanottuna mitä alempi prosessisolmu on, sitä pienempiä transistoreita käytetään komponentti, jonka ansiosta useampi niistä mahtuu sirun sisään. Tämä on tärkeää, koska tavallisesti mitä suurempi määrä transistoreita on sirun sisällä, sitä tehokkaampi ja energiatehokkaampi se on. Tänä vuonna Samsung Foundry toimittaa 3nm siruja ja ensi vuonna TSMC toimittaa 3nm A17 Bionicin Applelle iPhone 15 Prolle ja iPhone 15 Ultralle.
Gate All Around-transistoreja käytetään Samsungin 3nm:n tuotannossa ja TSMC:n 2nm:n tuotannossa. Image Credit CopperPod
Esimerkiksi iPhone 11-sarjasta vuodelta 2019 löytynyt A13 Bionic on TSMC:n valmistama 7nm:n prosessisolmulla, ja siinä on 8,5 miljardia transistoria. A16 Bionic, jota käytetään iPhone 14 Pro-mallien virtalähteenä, on TSMC:n valmistama parannetulla 5nm-prosessillaan (jota kutsutaan 4nm:ksi), ja jokainen siru on varustettu lähes 16 miljardilla transistorilla. IBM ilmoitti jo toukokuussa 2021 kehittäneensä 2 nm:n sirun, joka”sopii 50 miljardia transistoria suunnilleen kynnen kokoiseen tilaan.”Apple, jonka osuus TSMC:n vuosituloista on 25 prosenttia, rakastavat siirtää lastutuotannon alueelle, joka ei ole niin potentiaalisesti Kiinan huomion kohteena kuin Taiwan. Kiinan pyrkiessä olemaan omavarainen haketuotannossa, pelätään aina, että maan näkemys on Taiwanissa. Apple haluaisi siirtää TSMC:n huippuluokan tuotannon pois Taiwanista osavaltioihin. Kuten sanoimme, TSMC:n yhdysvaltalaisen laitoksen odotetaan ajavan ulos 5 nm:n siruja. Mutta TechSpotin, sekä Apple että TSMC keskustelevat TSMC:n 3nm:n tuotannon siirtämisestä osavaltioihin. Tämä saattaa vaatia TSMC:tä tuomaan lisää huippukykyjä Yhdysvaltoihin. Apple pääsisi siruihinsa nopeammin, jos TSMC voisi valmistaa niitä Arizonassa, ja ehkä tämä voisi vapauttaa Applen huolesta, jota sillä saattaa olla geopoliittisesta tilanteesta.
Tämä ei tietenkään voinut tapahtua heti, ja koska Arizonan tehtaan odotetaan avautuvan liiketoiminnalle vasta vuonna 2025, kun 3nm:n prosessisolmu on saatavilla osavaltioissa, Apple voisi harkita 2nm:n käyttöä. siru iPhone 17 Pro-sarjassa. Mutta jos yritys jatkaa ei-Pro-ja Pro-malleissa käytettyjen sirujen erottamista, vuoteen 2025 mennessä iPhone 17 ja iPhone 17 Plus voivat käyttää Yhdysvalloissa valmistettuja siruja.
Lisäksi yksi TSMC:n tehtaat työskentelevät parhaillaan tapaa saada prosessisolmu 1 nm:iin. Viime kuussa Samsung Foundry ilmoitti etenemissuunnitelmasta sirutuotannossaan, joka siirtyy tämän vuoden 3 nm:n prosessisolmusta 2 nm:iin vuonna 2025. Vuonna 2027 Samsung Foundry kertoo valmistavansa siruja 1,4 nm:n prosessisolmulla. Intel ilmoitti viime vuonna, että uusien teknologioiden avulla se voi kilpailla prosessijohtajuudesta vuoteen 2025 mennessä TSMC:n ja Samsungin kanssa.
TSMC ei siirry Gate All Around-transistoreihin ennen kuin se alkaa toimittaa 2nm:n siruja
TSMC:n, Samsung Foundryn ja Intelin kaltaisten yritysten ongelmana on transistorien pienentäminen. Koko prosessi on erittäin monimutkainen. Muutaman viime vuoden ajan TSMC ja Samsung Foundry ovat käyttäneet niin kutsuttuja FinFET-transistoreja (fin-shaped Field Effect). Samsung aloitti tänä vuonna Gate-All-Around (GAA)-transistoreiden käytön.
GAA-transistoreissa portti voi joutua kosketuksiin transistorin kanavan kaikkien neljän puolen kanssa, jotta se voi paremmin hallita virran kulkua (FinFET-transistorit peittävät vain kanavan kolme puolta) korvaamalla pystysuoran fin vaakasuorilla pinoilla niin kutsuttuja nanoarkkeja. Samsungin alun perin suunnittelema GAA-transistori voi auttaa pienentämään transistorin kokoa (jonka eduista olemme aiemmin maininneet) ja parantaa transistorin tiheyttä, jolloin sirun sisällä on enemmän transistoreita.
GAA-sirujen avulla voidaan myös laajentaa kanavaa sirun sisällä. komponentti, jonka avulla siru on nopeampi. Se auttaa myös ajamaan tehokkaampia siruja. Muista, että TSMC pitää kiinni FinFETistä 3 nm:n tuotannossa ja käyttää GAA:ta, kun 2 nm:n sirut alkavat rullata linjalta. Samsung käyttää jo GAA:ta 3nm:n komponenteissaan.
