Jedną z dobrych rzeczy, które wyszły z administracji Trumpa, było skupienie się na produkcji półprzewodników w USA. Skłoniło to czołową odlewnię na świecie, TSMC, do otwarcia zakładu produkującego wióry w Phoenix w Arizonie, który ma zostać uruchomiony w 2024 r., a wióry będą schodzić z linii produkowanej przy użyciu węzła procesowego odlewni 5 nm.
Apple i TSMC dyskutują o przeniesieniu produkcji chipów 3 nm do Stanów Zjednoczonych.
Mówiąc prosto, im niższy węzeł procesu, tym mniejsze tranzystory zastosowane w element pozwalający na umieszczenie większej liczby z nich w chipie. Jest to ważne, ponieważ zazwyczaj im większa liczba tranzystorów umieszczonych w chipie, tym jest on mocniejszy i bardziej energooszczędny. W tym roku Samsung Foundry będzie dostarczać chipy 3 nm, a w przyszłym roku TSMC dostarczy Apple’owi A17 Bionic 3 nm dla iPhone’a 15 Pro i iPhone’a 15 Ultra.
Tranzystory Gate All Around zostaną użyte w 3 nm produkcji Samsunga i 2 nm produkcji TSMC. Image Credit CopperPod
Jako przykład, A13 Bionic znaleziony w serii iPhone 11 z 2019 roku został wyprodukowany przez TSMC przy użyciu węzła procesowego 7 nm i zawiera 8,5 miliarda tranzystorów. A16 Bionic używany do zasilania modeli iPhone 14 Pro jest produkowany przez TSMC przy użyciu ulepszonego procesu 5 nm (zwanego 4 nm), a każdy chip jest wyposażony w prawie 16 miliardów tranzystorów. W maju 2021 r. IBM ogłosił, że opracował układ 2 nm, który będzie w stanie „zmieścić 50 miliardów tranzystorów w przestrzeni mniej więcej wielkości paznokcia”. Firma Apple, która odpowiada za 25% rocznych przychodów TSMC, będzie Uwielbiam przenosić produkcję chipów do obszaru świata, który nie jest tak potencjalnie przedmiotem zainteresowania Chin jak Tajwan. Ponieważ Chiny chcą stać się samowystarczalne w produkcji chipów, zawsze istnieje obawa, że kraj ten skupił się na Tajwanie. Apple chciałoby przenieść najnowocześniejszą produkcję TSMC z Tajwanu do Stanów. Jak powiedzieliśmy, amerykański zakład TSMC ma wypuścić chipy 5 nm. Ale według TechSpot, zarówno Apple, jak i TSMC dyskutują o przeniesieniu produkcji TSMC w 3 nm do stanów. Może to wymagać od TSMC sprowadzenia większej liczby najlepszych talentów do Stanów Zjednoczonych. Apple będzie w stanie szybciej uzyskać dostęp do swoich chipów, jeśli TSMC będzie mogło produkować je w Arizonie, i być może mogłoby to uwolnić Apple od niektórych obaw, jakie może mieć w związku z sytuacją geopolityczną.
Oczywiście nie mogło to nastąpić od razu, a ponieważ fabryka w Arizonie nie zostanie otwarta do 2025 r., do czasu, gdy węzeł procesowy 3 nm będzie dostępny do wykonania w Stanach, Apple może rozważać użycie 2 nm chip w serii iPhone 17 Pro. Ale jeśli firma nadal będzie różnicować chipy używane w modelach innych niż Pro i Pro, do 2025 roku iPhone 17 i iPhone 17 Plus mogą używać chipów wyprodukowanych w USA.
Ponadto jeden z TSMC fabryki pracują obecnie nad sposobem na skrócenie węzła procesowego do 1 nm. W zeszłym miesiącu Samsung Foundry ogłosił plan rozwoju produkcji chipów, który przejdzie od tegorocznego węzła procesowego 3 nm do 2 nm w 2025 roku. W 2027 roku Samsung Foundry zapowiada, że będzie produkować chipy z wykorzystaniem węzła procesowego 1,4 nm. Intel ogłosił w zeszłym roku, że nowe technologie pozwolą mu konkurować o przywództwo w procesie do 2025 roku z TSMC i Samsungiem.
TSMC nie przejdzie na tranzystory Gate All Around, dopóki nie zacznie wysyłać chipów 2 nm
Problem, przed którym stoją takie firmy jak TSMC, Samsung Foundry i Intel, polega na tym, jak zmniejszyć tranzystory. Cały proces jest niezwykle złożony. Od kilku lat TSMC i Samsung Foundry stosują tak zwane tranzystory FinFET (ang. fin-shaped Field Effect). Samsung w tym roku zaczął stosować tranzystory Gate-All-Around (GAA).
Tranzystory GAA mogą mieć kontakt bramki ze wszystkimi czterema stronami kanału tranzystora, aby zapewnić większą kontrolę nad przepływem prądu (tranzystory FinFET pokrywają tylko trzy strony kanału) poprzez zastąpienie pionowej płetwa z poziomymi stosami tak zwanych nanoarkuszów. Tranzystor GAA, zaprojektowany po raz pierwszy przez firmę Samsung, może pomóc zmniejszyć rozmiar tranzystora (o zaletach, o których wspominaliśmy wcześniej) i poprawić gęstość tranzystorów, umożliwiając większą liczbę tranzystorów w chipie.
Chipy GAA umożliwiają również poszerzenie kanału wewnątrz układu. komponent, który pozwoli chipowi być szybszym. Pomoże to również w napędzie bardziej energooszczędnych chipów. Należy pamiętać, że TSMC trzyma się FinFET przy produkcji 3 nm i użyje GAA, gdy chipy 2 nm zaczną zjeżdżać z linii. Samsung już używa GAA w swoich komponentach 3 nm.
