Im Jahr 2020 waren der A14 Bionic-Chipsatz von Apple und der Kirin 9000 SoC von Huawei die ersten Chips, die TSMC mit seinem 5-nm-Prozessknoten herstellte. Letztes Jahr produzierte TSMC den einzigen 3-nm-Chip, der in einem Smartphone verwendet wird, den A17 Pro, der derzeit das iPhone 15 Pro und das iPhone 15 Pro Max antreibt. Mit abnehmender Größe der Prozessknoten werden die von einem Chip verwendeten Transistoren kleiner, was bedeutet, dass mehr von ihnen in die Komponente passen. Je höher die Transistoranzahl eines Chips ist, desto leistungsfähiger und/oder energieeffizienter ist der Chip.
Als TSMC beispielsweise für den A17 Pro SoC von 5 nm auf 3 nm umstieg, sollen die CPU-Geschwindigkeiten um 10 % schneller gewesen sein, die GPU-Geschwindigkeiten seien um 20 % gestiegen und die Neural Engine sei auf dem iPhone doppelt so schnell gewesen.
Der Apple A17 Pro-Anwendungsprozessor von TSMC ist der einzige 3-nm-Chipsatz, der derzeit in einem Smartphone verwendet wird
So wie Apple der erste (und bisher einzige) Telefonhersteller war, der einen 3-nm-Chipsatz für die Stromversorgung einiger seiner Smartphones verwendete, DigiTimes (über MacRumors) sagt, dass das Unternehmen das erste sein wird, das einen im 2-nm-Prozess hergestellten Chipsatz verwenden wird, sobald TSMC in der zweiten Hälfte des Jahres 2025 damit beginnt, 2-nm-Chips für Kunden zu bauen. Die 2-nm-Produktion von TSMC wird sein Gate-All-Around (GAA) vorstellen. Transistoren, die vertikal gestapelte horizontale Nanoblätter verwenden, damit das Gate den Kanal auf allen vier Seiten abdecken kann. Dies reduziert Stromlecks und erhöht den Antriebsstrom.
Samsung Foundry verwendet bei seinen 3-nm-Chips bereits GAA-Transistoren, TSMC wird dies jedoch erst tun, wenn die 2-nm-Produktion beginnt. Um der Umstellung auf 2 nm gerecht zu werden, baut TSMC zwei neue Fabriken (Chip-Fertigungsanlagen) und beantragt die Genehmigung für den Bau einer dritten. Der Bau der Fabriken für die 2-nm-Produktion wird TSMC Milliarden von Dollar kosten. Aber bevor wir zu 2 nm kommen, wird TSMC verbesserte Versionen seines 3 nm-Knotens verwenden. Der N3B 3-nm-Prozessknoten des letzten Jahres wird in diesem Jahr zum erweiterten N3E-Knoten und im darauffolgenden Jahr zum N3P-Knoten. Das bringt uns in der zweiten Hälfte des Jahres 2025 auf 2 nm. Im ersten Monat präsentierte TSMC Apple einen 2-nm-Chip-Prototyp.
Und nach 2 nm wird TSMC voraussichtlich ab 2027 über einen 1,4-nm-Prozessknoten verfügen. Laut MacRumors möchte Apple bereits Produktionskapazitäten für das erste Jahr sowohl für die 1,4-nm-Kapazität als auch für die 1-nm-Kapazität reservieren. Apple ist TSMCs größter Kunde und wird voraussichtlich einen Rabatt auf die Waferpreise erhalten, die im Jahr 2025 für einen 12-Zoll-Siliziumwafer für die 2-nm-Produktion auf 25.000 US-Dollar steigen sollen.