Jednou z dobrých vecí, ktoré vzišli z Trumpovej administratívy, bolo zameranie sa na americkú výrobu polovodičov. To viedlo poprednú svetovú zlieváreň, TSMC, k otvoreniu závodu na výrobu čipov vo Phoenixe v Arizone, ktorý by mal byť uvedený do prevádzky v roku 2024, pričom čipy budú odchádzať z linky vyrábané pomocou 5nm procesného uzla zlievarne.
Apple a TSMC diskutujú o presune výroby 3nm čipov do USA
Jednoducho povedané, čím nižší je procesný uzol, tým menšie sú tranzistory použité v komponent, ktorý umožňuje, aby sa ich do čipu zmestilo viac. To je dôležité, pretože zvyčajne čím vyšší je počet tranzistorov umiestnených vo vnútri čipu, tým je výkonnejší a energeticky úspornejší. Tento rok bude Samsung Foundry dodávať 3nm čipy a budúci rok TSMC dodá 3nm A17 Bionic spoločnosti Apple pre iPhone 15 Pro a iPhone 15 Ultra.
Tranzistory Gate All Around budú použité pri 3nm výrobe Samsungu a 2nm výrobe TSMC. Image Credit CopperPod
Napríklad A13 Bionic, ktorý sa nachádza v sérii iPhone 11 z roku 2019, vyrobila spoločnosť TSMC pomocou svojho 7nm procesného uzla a nesie 8,5 miliardy tranzistorov. A16 Bionic používaný na napájanie modelov iPhone 14 Pro je vyrobený spoločnosťou TSMC pomocou vylepšeného 5nm procesu (ktorý sa nazýva 4nm) a každý čip je vybavený takmer 16 miliardami tranzistorov. V máji 2021 spoločnosť IBM oznámila, že vyvinula 2nm čip, ktorý by bol schopný „umiestniť 50 miliárd tranzistorov do priestoru približne veľkosti nechtu.“ Apple, ktorý predstavuje vedúcich 25 % ročných príjmov TSMC, by radi presúvame výrobu čipov do oblasti sveta, ktorá nie je tak potenciálne stredobodom pozornosti Číny ako Taiwan. Keďže Čína chce dosiahnuť sebestačnosť vo výrobe čipov, vždy existuje obava, že krajina sa zameriava na Taiwan. Apple by rád presunul špičkovú výrobu TSMC z Taiwanu do štátov. Ako sme už povedali, očakáva sa, že závod TSMC v USA vytlačí 5nm čipy. Ale podľa TechSpot, Apple aj TSMC diskutujú o presune 3nm výroby TSMC do štátov. To by si mohlo vyžadovať, aby TSMC priviedla do USA nejakých viac špičkových talentov. Apple by mal prístup k svojim čipom rýchlejšie, ak by ich TSMC dokázala vyrábať v Arizone, a možno by to mohlo Apple zbaviť niektorých obáv z geopolitickej situácie. Okrem toho jeden z TSMC továrne teraz pracujú na spôsobe, ako znížiť procesný uzol na 1 nm. Minulý mesiac spoločnosť Samsung Foundry oznámila plán výroby svojich čipov, ktorý prejde z tohtoročného 3nm procesného uzla na 2nm v roku 2025. V roku 2027 Samsung Foundry hovorí, že bude vyrábať čipy pomocou 1,4nm procesného uzla. Spoločnosť Intel minulý rok oznámila, že nové technológie jej umožnia do roku 2025 súťažiť o vedúce postavenie v procesoch s TSMC a Samsung.TSMC neprejde na tranzistory Gate All Around, kým nezačne dodávať 2nm čipy
Problém, ktorému čelia spoločnosti ako TSMC, Samsung Foundry a Intel, je, ako zmenšiť tranzistory. Celý proces je mimoriadne zložitý. TSMC a Samsung Foundry v posledných rokoch používajú to, čo je známe ako FinFET (fin-shaped Field Effect) tranzistory. Samsung tento rok začal používať tranzistory Gate-All-Around (GAA).
GAA tranzistory môžu dostať bránu do kontaktu so všetkými štyrmi stranami kanála tranzistora, aby získali väčšiu kontrolu nad tokom prúdu (tranzistory FinFET pokrývajú iba tri strany kanála) nahradením vertikály plutva s horizontálnymi hromadami takzvaných nanovrstvov. Tranzistor GAA, navrhnutý ako prvý spoločnosťou Samsung, môže pomôcť zmenšiť veľkosť tranzistora (jeho výhody sme už spomenuli) a zlepšiť hustotu tranzistorov, čo umožňuje viac tranzistorov vo vnútri čipu.
Čipy GAA tiež umožňujú rozšírenie kanála vo vnútri čipu. komponent, ktorý umožní čipu byť rýchlejší. Pomôže to tiež poháňať energeticky efektívnejšie čipy. Majte na pamäti, že TSMC sa drží FinFET pre svoju 3nm produkciu a použije GAA, keď 2nm čipy začnú schádzať z linky. Samsung už používa GAA na svojich 3nm komponentoch.
