TSMC добилась невероятных успехов в усовершенствовании технологий производства чипов. Она сделала большой шаг на пути к 1 нанометру, тогда как многие ее конкуренты пока не перешли и на 7 нм. Но сейчас у компании запуск 2-нанометровой линии – он назначен на 2023 г.
1 нанометр все ближе
Компания TSMC совершила прорыв в создании 1-нанометровых микросхем, разработав технологию, упрощающую этот процесс. TSMC работала над этой технологией вместе со специалистами Национального университета Тайваня (НУТ, National Taiwan University) и Массачусетского технологического института (МТИ, Massachusetts Institute of Technology, США). Статью о новом достижении они опубликовали в британском научном журнале Nature.
Исследователи Массачусетского технологического института установили, что применение полуметаллического висмута в качестве контактного электрода двумерного материала дает возможность существенно снизить сопротивление и увеличить ток. TSMC подключилась только на следующем этапе, когда оригинальное открытие потребовало доработки.
Специалисты TSMC оптимизировали предложенный МТИ процесс осаждения. После этого в дело вступил Национальный институт Тайваня, ученые которого придумали способ сокращения компонентного канала посредством системы литографии пучка ионов гелия.
Технология почти готова
По заявлениям разработчиков, переход на 1-нанометровый техпроцесс в итоге позволит повысить производительность чипов, что приведет к росту быстродействия вычислительных систем в целом. Авторы утверждают также, что 1-нанометровые нормы обеспечивают энергоэффективность почти на грани физических пределов наноразмерных кремниевых полупроводников. С нынешними техпроцессами они эти показатели пока не сравнивают.
При всех преимуществах новой технологии она на момент публикации статьи о ней в Nature еще требовала доработки. Авторы не уточняют, как много времени потребуется прежде, чем в мире заработает первый в мире конвейер, выпускающий 1-нанометровые микросхемы.
В то же время, нет точных данных о том, когда именно TSMC начала работать над этой технологией. Для примера, к освоению 2 нм она приступила летом 2019 г., масштабных успехов в этом она добилась год спустя, а запустить производство по этим нормам компания собирается в 2023 г. Таким образом, 1-нанометровая топология тоже может увидеть свет в самом ближайшем будущем.
Актуальное положение дел
На 20 мая 2021 г. самым современным техпроцессом в мире был 5 нм. Процессоры с такими нормами TSMC научилась выпускать еще летом 2020 г. До такого же уровня выпуск микросхем на собственных фабриках развила и корейская Samsung. Другие производители отстают от них – к примеру, Intel застряла на 10 и 14 нанометрах.
5-нанометровые процессоры сейчас есть в арсенале лишь нескольких компаний. В их числе Apple со своим M1, Qualcomm с Snapdragon 888 и Samsung с Exynos 1080.
Планы на будущее
Сейчас TSMC ведет разработку 2-нанометрового техпроцесса. В этом направлении, как сообщал CNews, она работает с лета 2019 г., не забывая при этом про промежуточные 4 и 3 нанометра.
Сроки запуска 4-нанометрового производства компания не раскрывает. Выпуск микросхем по 3-нанометровым нормам предварительно запланирован на 2022 г.
И все же, основной упор TSMC делает именно на 2 нм. В июле 2020 г. она совершила прорыв в его создании и заявила, что за счет него можно ожидать появления первых соответствующих чипов не позднее 2024 г. Новой топологией открыто интересуется Apple – в марте 2021 г. она присоединилась к ее разработке, желая в дальнейшем стать основным заказчиком 2-нанометровой продукции TSMC. Благодаря помощи Apple TSMC сместила сроки запуска новой линии с 2024 г. на 2023 г.
За пару недель до заявления TSMC об открытии в создании 1-нанометровой микросхемы американская IBM заявила об изобретении первого в мире процессора с топологией 2 нм. Она смогла уместить 50 млрд транзисторов на кристалле размером с ноготь.
На тот момент у IBM было готово несколько тестовых образцов чипа. Она сравнила их с распространенными сейчас 7-нанометровыми процессорами и заверила, что ее новинка обладает на 75% более высокой производительностью при том же уровне потребления энергии. При этом если снизить производительность до уровня 7 нм, то потребление энергии упадет на 45%.
