TSMC начинает строительство производственных объектов по выпуску 3-нм чипов к 2023 году

Мощные чипсеты, такие как Qualcomm Snapdragon 855, Apple A13 Bionic и Huawei HiSilicon Kirin 990, имеют что-то общее. Несмотря на то, что все три чипа были разработаны компаниями Qualcomm, Apple и Huawei соответственно, они производятся Тайваньской производственной компанией по производству полупроводников (TSMC), крупнейшей независимой литейной компанией в мире. И все три чипсета произведены с использованием некоторой вариации 7-нм техпроцесса TSMC. Это число указывает, сколько транзисторов помещается в интегральную схему. Чем меньше номер процесса, тем больше количество транзисторов внутри чипа. Чем больше транзисторов находится внутри чипа, тем он мощнее и энергоэффективнее. Количество транзисторов внутри этих компонентов поразит вас. Например версия чипсета Kirin 990 со встроенным модемом 5G имеет более 10.3 миллиардов транзисторов.

Производственный техпроцесс улучшался годами. Еще в 1960-х годах соучредитель Intel Гордон Мур заметил, что количество транзисторов внутри чипов удваивается с каждым годом. В 1970-е годы этот так называемый закон Мура был пересмотрен: число транзисторов внутри этих компонентов будет удваиваться через год. Это довольно сложная задача, но TSMC планирует начать производство 5-нм чипов до следующего года. Samsung, которая также имеет подразделение по производству чипов, будет производить 5-нм чипы в следующем году. Но в начале следующего года Samsung будет использовать 7-нм техпроцесс EUV для того, чтобы снять с конвейера еще не анонсированную мобильную платформу Snapdragon 865. EUV обозначает экстремальную ультрафиолетовую литографию, технологию, которая позволяет более точно маркировать кристаллы, что позволяет разместить больше транзисторов внутри.

Мобильная платформа Snapdragon 875, ожидаемая в 2021 году и которая также будет производиться на мощностях TSMC, скорее всего, станет первым 5-нм чипом, установленным в телефоны на Android. Что касается Apple A14, вполне возможно, что TSMC будет использовать процесс 5-нм для его производства. Помните, что iPhone 2020 не будет представлен до конца третьего квартала следующего года.

Так что же произойдет после покорения 5-нм техпроцесса? Мы уже слышали, что и TSMC, и Samsung планируют производство 3-нм чипов. Закон Мура, видимо, не был отменен. И некоторые источники сообщают, что уже началось строительство производственных объектов, которые TSMC будет использовать для производства чипов по 3-нм нормам, начиная с 2023 года. Занимая более 74 акров земли в Научно-технологическом парке на юге Тайваня, строительство обойдется в 19.5 миллиардов долларов. Ранее в 2019 году генеральный директор TSMC сказал, что разработка техпроцесса 3-нм идет гладко. Samsung, со своей стороны, планирует выпускать 3-нм чипы в течение 2021-2022 годов с использованием собственной архитектуры GAA следующего поколения (Gate all -round). Согласно слухам, плотность Samsung не будет такой высокой, как у TSMC для 3-нм процесса. Это означает, что микросхемы Samsung в этом узле не будут упаковывать столько транзисторов в маленькое пространство, сколько это сделает TSMC.

Недавно Intel объявила о планах «вернуть себе лидерство в техпроцессе», хотя она только начала выпускать 10-нм мобильные процессоры Ice Lake-U. Генеральный директор Intel, Bob Swan говорит: «Мы ускоряем темпы внедрения узлов техпроцесса и возвращаемся к каденции от двух до двух с половиной лет. Наши команды по разработке технологий и проектированию тесно сотрудничают, чтобы облегчить сложность и баланс процесса проектирования график, производительность, мощность и стоимость." Это потребует от Intel по-настоящему наверстать упущенное время, так как ей было трудно добраться даже до 10-нм. Intel примерно на год позади TSMC и Samsung прямо сейчас. Для сравнения, мобильная платформа Snapdragon 845 2018 года была построена с использованием 10-нм процесса.

Хотя, когда-то считалось, что закон Мура остановится на 5-нм, очевидно, что это не так. Сообщается, что TSMC рассматривает вертикальные стекирующие транзисторы как способ упаковки большего количества внутренних чипов и, как сообщается, исследует периодическую таблицу, чтобы найти материалы для упаковки будущих чипов.