TSMC به مرز تولید انبوه چیپ‌های 2 نانومتری نزدیک می‌شود

 در حوزه تولید تراشه، بازده به درصد تراشه‌های قابل استفاده‌ای اشاره دارد که از یک ویفر سیلیکونی برش داده شده و موفق به عبور از مراحل کنترل کیفیت می‌شوند. در واقع، این درصد نشان‌دهنده کارایی فرآیند تولید است و هر چه این عدد بالاتر باشد، نشان‌دهنده کیفیت بهتر تولید و کاهش هزینه‌های اضافی است.

 اگر یک کارخانه بازده پایینی داشته باشد، به ناچار برای تولید تعداد مورد نیاز تراشه‌ها به ویفرهای بیشتری نیاز خواهد داشت. این امر نه تنها منجر به افزایش هزینه‌های تولید می‌شود بلکه ممکن است حاشیه سود کارخانه را نیز کاهش دهد و در نهایت احتمال بروز کمبود در عرضه را افزایش دهد.

با آغاز تولید انبوه تراشه‌های ۲ نانومتری توسط TSMC، بزرگ‌ترین کارخانه تولید قراردادی تراشه در جهان، انتظار می‌رود که این فرآیند در سال آینده به نتایج مثبتی دست یابد. آزمایش‌های اولیه انجام شده در کارخانه TSMC واقع در ژوکه باوشان در شهرستان هسینچوی تایوان، بازدهی ۶۰ درصد یا بیشتر را نشان داده است. این رقم به وضوح نشان‌دهنده پیشرفت‌های قابل توجه در فناوری تولید تراشه‌هاست. طبق گزارش‌ها، اپل قصد دارد از نود ۳ نانومتری TSMC برای پردازنده‌های کاربردی A19 و A19 Pro که برای خط تولید آیفون ۱۷ طراحی شده‌اند، بهره ببرد. این سیستم‌های روی چیپ (SoCs) با استفاده از نود سوم نسل ۳ نانومتری (N3P) تولید خواهند شد که به معنای بهبود در عملکرد و کارایی انرژی است.

به طور کلی، برای اینکه یک کارخانه بتواند یک تراشه را در یک نود مشخص به تولید انبوه برساند، نیاز به بازدهی ۷۰ درصد یا بالاتر دارد. با توجه به بازدهی ۶۰ درصدی گزارش شده در آزمایش‌های ۲ نانومتری، پیش‌بینی می‌شود که TSMC بتواند این بازده را تا سال آینده به محدوده قابل قبول و مورد انتظار برساند. بر اساس اطلاعات منتشر شده، اولین محصول اپل که احتمالاً از پردازنده کاربردی ۲ نانومتری بهره‌مند خواهد شد، آیپد پرو نسل بعدی در اواخر سال ۲۰۲۵ خواهد بود. همچنین اولین گوشی‌های آیفون که از پردازنده ۲ نانومتری استفاده خواهند کرد، متعلق به خط تولید آیفون ۱۹ در سال ۲۰۲۶ خواهند بود.

برای درک اهمیت نود فرآیند تولید تراشه، کافی است یک نکته ساده را در نظر بگیریم: با کاهش شماره‌های فرآیند، اندازه ترانزیستورها معمولاً کوچک‌تر می‌شود. این امر منجر به افزایش تعداد و چگالی ترانزیستورهای موجود در تراشه می‌گردد. تعداد ترانزیستورها نشان‌دهنده تعداد خام آنها در یک تراشه است، در حالی که چگالی ترانزیستورها به تعداد ترانزیستورهایی اشاره دارد که در یک منطقه مشخص از تراشه قرار می‌گیرند. افزایش هر دو عدد معمولاً به معنای ارائه یک قطعه‌ای قدرتمندتر و یا با کارایی انرژی بیشتر است. بنابراین با کوچک‌تر شدن شماره‌های فرآیند، عملکرد و کارایی نیز افزایش می‌یابد و این امر به توسعه فناوری‌های جدید و نوآورانه کمک می‌کند.

نود ۲ نانومتری TSMC شامل ترانزیستور جدیدی به نام Gate-All-Around (GAA) است. این ترانزیستورها با استفاده از نانوصفحات افقی که به صورت عمودی قرار گرفته‌اند، کانال را از چهار طرف احاطه می‌کنند. نسل قبلی ترانزیستورها که به نام FinFET شناخته می‌شوند، تنها سه طرف کانال را پوشش می‌دهند. ترانزیستورهای GAA دارای نشتی کمتر و جریان‌های بالاتر هستند که منجر به بهبود عملکرد و کارایی کلی تراشه‌ها می‌شود.

در حالی که آزمایش‌های ۲ نانومتری TSMC به بازدهی ۶۰ درصد دست یافته‌اند و پیش‌بینی می‌شود که این رقم به بالای ۷۰ درصد برسد، رقیب اصلی آن یعنی Samsung Foundry همچنان با مشکل بازدهی پایین دست و پنجه نرم می‌کند. ماه گذشته، سامسونگ شایعه‌ای مبنی بر لغو تولید Exynos 2600 که قرار بود توسط Samsung Foundry با استفاده از نود ۲ نانومتری ساخته شود را رد کرد. این شایعه حاکی از آن بود که سامسونگ به دلیل بازدهی پایین ۲ نانومتری خود که گفته می‌شود بین ۱۰ تا ۲۰ درصد است، تولید این تراشه را متوقف کرده است.

این اولین بار نیست که Samsung Foundry به دلیل بازدهی پایین مورد انتقاد قرار می‌گیرد. در سال ۲۰۲۲، بازدهی پایین سامسونگ در تولید Snapdragon 8 Gen 1 باعث شد تا کوالکام کسب‌وکار خود را از سامسونگ جدا کرده و آن را به TSMC واگذار کند. این موضوع منجر به توسعه Snapdragon 8+ Gen 1 شد و از آن زمان، پردازنده‌های کاربردی پرچمدار Qualcomm توسط کارخانه مستقر در تایوان تولید شده‌اند.

در نهایت، می‌توان گفت که پیشرفت‌ها در فناوری تولید تراشه و افزایش بازدهی نه تنها بر کیفیت محصولات تأثیرگذار است بلکه همچنین بر رقابت بین شرکت‌های بزرگ فناوری نیز تأثیر عمیقی دارد. TSMC با دستیابی به بازدهی بالا و فناوری‌های نوین، موقعیت خود را در بازار تقویت کرده است. این امر موجب افزایش فشار بر رقبای خود مانند Samsung Foundry خواهد شد تا بتوانند در این رقابت باقی بمانند و سهم بازار خود را حفظ کنند.