TSMC احداث مراکز تولید تراشه‌های 3 نانومتری را آغاز کرده است

چیپست‌های قدرتمندی مثل اسنپدراگون ۸۵۵ کوآلکام، A13 بایونیک اپل و Kirin 990 هوآوی همگی یک ویژگی مشترک دارند. اگرچه این چیپست‌ها توسط سه شرکت مختلف طراحی می‌شوند، ولی تمامی آن‌ها به دست کمپانی تایوانی TSMC به تولید می‌رسد. به‌علاوه، چیپست‌های فوق با لیتوگرافی ۷ نانومتری TSMC ساخته می‌شود و این عدد نشانگر تعداد ترانزیستورهایی است که درون مدار مجمع آن‌ها قرار می‌گیرد. هرچه این عدد کوچک‌تر باشد، ترانزیستورهای بیشتری داخل چیپ جا داده می‌شود و افزایش تعداد ترانزیستورها به معنای افزایش توان و بهینگی است. در حال حاضر تعداد ترانزیستورهای درون این چیپست‌ها بسیار زیاد شده و برای مثال Kirin 990 که مودم 5G داخلی دارد از ۱۰.۳ میلیارد ترانزیستور استفاده می‌کند.

لیتوگرافی تولید چیپست‌ها سال‌هاست که کوچک و کوچک‌تر می‌شود. در دهه ۱۹۶۰، هم‌بنیان‌گذار شرکت اینتل، گوردون مور، دریافت که تعداد ترانزیستورهای داخل تراشه‌ها هر سال دو برابر می‌شود. این قاعده که با نام قانون مور شناخته می‌شود در دهه ۱۹۷۰ مورد بازبینی قرار گرفت و اعلام شد که تعداد ترانزیستورها هر دو سال یک بار دو برابر می‌شود. این هدف‌گذاری چالش‌های زیادی را به وجود آورده اما TSMC در نظر دارد که تا سال آینده تولید تراشه‌های ۵ نانومتری خود را آغاز کند. سامسونگ هم که واحدی برای تولید چیپست‌های موبایلی دارد، سال بعد دست به تولید تراشه‌های ۵ نانومتری می‌زند. با این حال، در ابتدای سال ۲۰۲۰، کوآلکام و سامسونگ قرار است از فرآیند تولید ۷ نانومتری EUV برای عرضه اسنپدراگون ۸۶۵ استفاده کنند. EUV مخفف لیتوگرافی فرابنفش شدید است که اجازه می‌دهد ترانزیستورهای بیشتری درون تراشه قرار بگیرد.

با این حال اسنپدراگون ۸۷۵ که سال ۲۰۲۱ به بازار خواهد آمد و توسط TSMC تولید خواهد شد، احتمالا اولین تراشه دنیای اندروید با فرآیند تولید ۵ نانومتری خواهد بود. بعید نیست که اپل هم در تولید تراشه A14 بایونیک از لیتوگرافی ۵ نانومتری استفاده کند، چون این دستگاه در سه‌ماهه سوم ۲۰۲۰ وارد بازار خواهد شد.

اما فراتر از لیتوگرافی ۵ نانومتری چه خواهد بود؟ پیش‌تر شنیده بودیم که TSMC و سامسونگ برنامه‌هایی برای فرآیند تولید ۳ نانومتری دارند. پس قانون مور هنوز باطل نشده است. به گزارش ITHome، شرکت TSMC در حال احداث چند مرکز تولیدی جدید است تا تولید با فرآیند ۳ نانومتری را در سال ۲۰۲۳ آغاز کند. این مراکز در زمینی ۷۴ هکتاری واقع در پارک علم و فناوری تایوان احداث خواهند شد و هزینه‌ای در حدود ۱۹.۵ میلیارد دلار نیاز خواهند داشت. مدیرعامل TSMC، سی.سی. وی، پیش‌تر گفته بود که توسعه تولید ۳ نانومتری به آرامی در حال انجام است. از آن سو سامسونگ هم در نظر دارد که در بازه زمانی ۲۰۲۱-۲۰۲۲ تراشه‌های ۳ نانومتری خود را با معماری نسل بعدی GAA تولید کند. طبق اعلام وبسایت Tom’s Hardware، تراکم تراشه‌های سامسونگ به اندازه TSMC نخواهد بود، این یعنی تراشه‌های سامسونگ نمی‌توانند به اندازه تراشه‌های TSMC ترانزیستور در خود جای دهند.

چندی قبل اینتل اعلام کرده بود که می‌خواهد رهبری بازار لیتوگرافی تراشه‌ها را مجددا از آن خود کند.البته این شرکت اخیرا تازه به تولید پردازنده‌های موبایل ۱۰ نانومتری آیس لیک-یو دست زده است. باب سوآن، مدیرعامل اینتل می‌گوید: «ما در حال شتاب بخشیدن به سرعت معرفی گره‌های تولیدی خود هستیم و می‌خواهیم به آهنگ دو تا دو سال و نیم قبلی‌مان برگردیم. فناوری لیتوگرافی و تیم طراحی و مهندسی ما شدیدا مشغول کار هستند تا پیچیدگی‌های طراحی را آسان‌تر کرده و زمان‌بندی تولید، قدرت، کارآمدی و هزینه را متعادل سازند.» با توجه به این که مدتی طول کشید تا این شرکت به پروسه تولید ۱۰ نانومتری دست یابد، به نظر می‌رسد که آن‌ها حدود یک تا دو سال از TSMC و سامسونگ عقب‌تر باشند. اگر به خاطر داشته باشید، اسنپدراگون ۸۴۵ در سال ۲۰۱۸ با لیتوگرافی ۱۰ نانومتری به بازار آمد.

اگرچه در زمان دستیابی به پروسه تولید ۵ نانومتری به نظر می‌رسید که قانون مور نقض شده، اما حالا شرایط تغییر کرده است. TSMC می‌گوید با روش پشته‌سازی عمودی می‌تواند ترانزیستورهای بیشتری را درون تراشه‌ها جا کند، به‌علاوه، آن‌ها در حال تحقیق برای یافتن موادی هستند که بتوانند از آن‌ها در تراشه‌های آتی خود استفاده کنند.