Der Apple-Zulieferer geht davon aus, dass die Serienproduktion von 3-nm-Chips bereits 2022 beginnen wird

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In diesem Jahr stellte TSMC Chips vor, die mit seinem 5-nm-Prozessknoten hergestellt wurden. Die ersten Smartphones mit einem 5-nm-Chip waren die Apple iPhone 12-Serie mit dem A14 Bionic-Chipsatz. Apple hat auch diesen Chip für die Stromversorgung iPad Air (2020). Der 5-nm-A14-Bionic hat eine Transistordichte von 134 Millionen Transistoren pro mm² im Vergleich zu 89,97 Millionen Transistoren pro mm² beim 7-nm-A13-Bionic. Die Transistoranzahl für den A14 Bionic beträgt 11,8 Milliarden gegenüber 8,5 Milliarden Transistoren für den A13 Bionic. Diese zusätzlichen Transistoren im A14 Bionic machen ihn leistungsstärker und energieeffizienter als den A13 Bionic.

Der A16 Bionic könnte der erste Chip sein, der auf dem 3-nm-Prozessknoten aufgebaut ist

Hersteller von Android-Handys haben ihre eigenen 5-nm-Chips für den Snapdragon 888 oder den Exynos 2100. Beide werden nicht nur mit dem 5-nm-Knoten hergestellt, sondern auch von Samsung Gießerei. Das gerade angekündigt Die Samsung Galaxy S21-Serie verwendet je nach Region, in der das Gerät gekauft wird, beide Chips. Inzwischen, Digitimes berichtete heute dass TSMC in diesem Jahr mit der Risikoproduktion seiner 3-nm-Chips beginnen wird, wobei die Massenproduktion in der zweiten Hälfte des nächsten Jahres beginnen wird. Während des am Donnerstag angekündigten vierteljährlichen Ergebnisberichts der Gießerei sagte CCMC-CEO CC Wei: "Unsere N3-Technologieentwicklung ist auf einem guten Weg mit guten Fortschritten. Wir sehen bei N3 ein viel höheres Kundenengagement für HPC- und Smartphone-Anwendungen als bei N5 und N7 in einem ähnlichen Stadium. "

Wenn TSMC dieser Roadmap folgt, sollte die iPhone 14-Linie das erste von Apple hergestellte Mobiltelefon sein, das Chips verwendet, die mit dem 3-nm-Prozessknoten hergestellt wurden. Der erste derartige Chip wäre der A16 Bionic. Im vergangenen November hat TSMC die Anlagenstruktur für seine 3-nm-Fabrik im Southern Taiwan Science Park (STSP) fertiggestellt. TSMC hatte ursprünglich geplant, die Produktion von 3-nm-Versuchen Ende 2020 aufzunehmen. Die globale Pandemie zwang TSMC jedoch, diese um ein Jahr zurückzudrängen.

Anstatt in diesem Jahr 20 bis 28 Milliarden US-Dollar für Investitionen auszugeben, wie von Analysten geschätzt, wird diese Spanne laut TSMC mit 25 bis 28 Milliarden US-Dollar höher sein. Die Komplexität der Technologie, die zum Bau von 3-nm-Chips benötigt wird, ist einer der Gründe für die höheren Ausgaben. TSMC hat auch Blutungen beim Kauf von EUV-Lithografieausrüstungen. Extreme Ultraviolett-Lithographie wird verwendet, um extrem dünne Linien auf einem Wafer zu ätzen. Dies sind die Muster, die die Platzierung von Transistoren innerhalb eines Chips bestimmen. Angesichts der Tatsache, dass in jedem Chip Milliarden von Transistoren verwendet werden, müssen diese Leitungen so dünn wie möglich sein, und hier kommt die EUV-Litografiemaschine ins Spiel.

TSMC wird FinFET-Transistoren für seine 3-nm-Chips verwenden, während Samsung von FinFET auf GAA (Gate-All-Around) umschaltet. Für 2 nm verwendet TSMC ein GAA-Design. Samsung gab Berichten zufolge rund 116 Milliarden US-Dollar für die Entwicklung seiner integrierten 3-nm-Schaltkreise aus. Wir konnten frühestens ab 2024 eine Massenproduktion von 2-nm-Chips sehen.

Die Beobachtung von Intel-Mitbegründer Gorgon Moore, bekannt als Moores Gesetz, forderte, dass sich die Transistordichte alle zwei Jahre verdoppelt, und in den letzten Jahren haben wir nicht gesehen, dass die Industrie dieses Gesetz perfekt einhält. Und jetzt, da 2 nm in Reichweite sind, stellt sich die Frage, ob Moores Gesetz fortgesetzt werden kann. Gießereien haben an der Verwendung alternativer Materialien gearbeitet, mit denen die Chipleistung und der Energieverbrauch möglicherweise über 2 nm hinaus verbessert werden können. Genau wie EUV dazu beigetragen hat, dass Moores Gesetz nach dem 10-nm-Prozessknoten gültig bleibt, konnte etwas Neues gefunden werden, um Moores Gesetz am Leben zu erhalten.