TSMC از سال آینده تولید تراشه‌های 1.6 نانومتری را آغاز خواهد کرد

سرعتی که بزرگ‌ترین کارخانه‌های ریخته‌گری تراشه در تلاش بی‌پایان خود برای بهبود سرعت، عملکرد و کارایی پردازنده‌‌های گوشی‌های هوشمند با آن حرکت می‌کنند، واقعا قابل‌توجه و تحسین‌برانگیز است. همین امسال، TSMC، کارخانه ریخته‌گری پیشرو در جهان تولید انبوه تراشه‌های 2 نانومتری را آغاز می‌کند. برای سال آینده، این شرکت مستقر در تایوان اعلام کرده که وارد مسیر تولید انبوه تراشه‌های 1.6 نانومتری خواهد شد.

هدف‌گذاری بعدی TSMC؛ نود فرآیندی 1.6 نانومتری

با کاهش تعداد نودهای درگیر در فرآیند، اندازه ترانزیستورهای داخلی این تراشه‌ها کوچک‌تر شده و به ترانزیستورهای بیشتری اجازه می‌دهد تا در یک فضای یکسان قرار بگیرد و در نتیجه، سرعت و قدرت بالای پردازشی را شاهد خواهیم بود. در واقع، هرچه فاصله بین ترانزیستورها کمتر باشد و از نود فرآیندی کوچک‌تری استفاده شود، با یک پردازنده قوی‌تر روبرو هستیم.

علاوه‌بر این لازم به ذکر است که با کاهش فاصله بین ترانزیستورها، تعداد بیشتری می‌توانند در یک ناحیه معین از تراشه قرار بگیرند. این متریک که معمولا به‌عنوان چگالی ترانزیستور نیز شناخته می‌شود، معمولا با پایین آمدن نود فرآیندی افزایش می‌یابد. تعداد ترانزیستورهای یک تراشه هم مهم است، زیرا معمولا تعداد ترانزیستور بیشتر در یک تراشه، به‌معنای قدرتمند و کارآمدتر بودن این نیمه‌هادی است. برای درک بهتر می‌توانید کاهش قابل‌توجه نودهای فرآیندی را که در چند سال گذشته شاهد بوده‌ایم را در نظر بگیرید که شرکت‌ها برای آن رقابت می‌کنند. 

این همان مسیری است که تمام شرکت‌های فعال در زمینه نیمه‌هادی و تولید پردازنده در آن قرار دارند و برای رسیدن به نودهای پایین‌تر، رقابت تنگاتنگی بین آن‌ها برقرار است. البته TSMC در حال حاضر، دست بالاتر را دارد و توانسته با جذب اطمینان برندهایی مانند اپل و کوالکام، به جایگاه رهبری تولید تراشه‌های جهان برسد.

همچنین شرکت‌هایی مانند سامسونگ فاندری و ASML هم در این زمینه فعالیت‌های گسترده‌ای داشته‌اند، اما فعلا این TSMC است که حرف اول را در جهان را می‌زند. شرکت نیمه‌هادی صنعتی تایوان، همین چند هفته پیش، شعبه دیگر کارخانه‌های عظیم تراشه‌سازی خود را در آریزونا افتتاح کرده و حالا به‌صورت رسمی، به تولید تراشه‌های 4 نانومتری مورد استفاده در گوشی‌های آیفون 14 می‌پردازد.

به‌عنوان مثال، در سال 2019، سری آیفون با پردازنده 7 نانومتری A13 بایونیک که به 8.5 میلیارد ترانزیستور مجهز است، عرضه شد. در سپتامبر گذشته، آیفون 16 پرومکس با تراشه A18 Pro معرفی شد، در حالی که اپل هرگز تعداد ترانزیستورهای این تراشه را منتشر نکرده، اما با توجه به این که A17 Pro از 19 میلیارد ترانزیستور تشکیل شده است، در نتیجه این مدل جدید به احتمال زیاد بیش از 20 میلیارد ترانزیستور دارد. بنابراین با مقایسه تعداد ترانزیستورهای به کار رفته در تراشه‌ها طی فقط 5 سال گذشته، می‌توانید به پیشرفت سرسام‌آور صنعت نیمه‌هادی پی ببرید.

TSMC با چنین دستاوردهایی در حال رشد است، زیرا به‌تازگی درآمد سه ماهه چهارم را با 37 درصد افزایش نسبت به سال قبل، در رقم 26.88 میلیارد گزارش کرده است. چیزی که TSMC آن را «فصلی بودن گوشی‌های هوشمند» می‌نامد، منجربه کاهش پی‌درپی خط برتر آن در سه ماهه اول 2025 می‌شود، اگرچه براساس میزان درآمد سالانه، ناخالص سه‌ ماهه اول آن 34.7 درصد افزایش می‌یابد.

با تولید تراشه‌های ۲ نانومتری، TSMC از ترانزیستورهای Gate-All-Around (GAA) استفاده خواهد کرد که از نانوصفحات افقی به‌صورت چینش عمودی بهره می‌برد. این طراحی باعث می‌شود که گیت بتواند تمام چهار طرف کانال را پوشش دهد که نتیجه آن جلوگیری از نشت جریان و بهبود جریان ورودی است. 

نتیجه استفاده از این تکنولوژی، تولید تراشه‌هایی با کارایی بالاتر و بازدهی انرژی بیشتر خواهد بود. زمانی که TSMC تولید تراشه‌های 1.6 نانومتری را هم آغاز کند، به سمت عرضه تکنولوژی برق پشتی (BPD) می‌رود. تکنولوژی BPD، انتقال نیرو را از جلوی یک ویفر سیلیکونی، قسمتی که فضای کمتری برای ترانزیستورها وجود دارد، به سمت پشتی آن که دیگر سیم‌های جداگانه مانع آن نمی‌شود، منتقل می‌کند.

برای این که متوجه شوید که تکنولوژی نود فرآیندی در طول این سال‌ها چه‌قدر پیشرفت داشته است، می‌توانیم به اولین آیفونی اشاره کنیم که در سال 2007 عرضه شد و از یک تراشه ساخته شده براساس نود فرآیندی 90 نانومتری استفاده می‌کرد. حالا سری آتی آیفون 17 که قرار است در سپتامبر امسال عرضه شوند، توسط APهای 3 نانومتری A19 و A19 Pro که با استفاده از نود 3 نانومتری نسل سوم (N3P) شرکت TSMC ساخته شده، تامین خواهند شد. در نتیجه، اپل باید بتواند اولین آیفون‌های مجهز به تراشه‌های 2 نانومتری را در با سری آیفون 18 در سال 2026 معرفی کند.

با این حال، ممکن است برای شما هم سوال پیش بیاید که چه زمانی با آیفون‌های مجهز به تراشه‌های 1.6 نانومتری مواجه خواهیم شد؟ پاسخ به این سوال سخت است و در واقع، فعلا مطمئن نیستیم که آیا TSMC دقیقا از سال آینده استفاده از این نود فرآیندی را شروع خواهد کرد یا خیر. در همین حال، TSMC می‌گوید که تراشه‌های 1.6 نانومتری در مقایسه با نود 2 نانومتری، 8 تا 10 درصد بهبود سرعت پردازشی بالاتر را با همان قدرت ارائه خواهند داد.