TSMC، اینتل و سامسونگ برای رقابت در تولید تراشه‌های ۲ نانومتری آماده می‌شوند

در دنیای نیمه‌هادی‌ها، رقابت بزرگی در حال شکل‌گیری است، چراکه ریخته‌گری‌های پیشرفته در سال آینده شروع به تولید انبوه تراشه‌ها براساس نود فرآیندی 2 نانومتری خواهند کرد. این تغییر زمانی است که از تولید تراشه‌های 3 نانومتری، سه سال می‌گذرد و تکنولوژی تولید پردازنده‌ها در این سال‌ها، رشد فوق‌العاده‌ای داشته است. 

اولین گوشی‌های هوشنمدی که از تراشه‌های 3 نانومتری استفاده کردند، مدل‌های آیفون 15 پرو و 15 پرومکس بودند که در آن‌ها از پردازنده A17 Pro استفاده شده بود. این پردازنده که براساس نسل سوم فرآیند نود 3 نانومتری TSMC ساخته شده است، عملکرد فوق‌العاده‌ای را برای کاربران مدل‌های پرو آیفون 15 ارائه می‌دهد. 

نود 3 نانومتری نسل سوم TSMC برای ساخت پردازنده‌های A19 Pro اپل در سال آینده استفاده خواهد شد

گره 3 نانومتری نسل دوم (N3E) شرکت TSMC برای تولید پردازنده‌های A18 و A18 Pro که در آیفون 16 به‌کار رفته‌اند، استفاده می‌شود. با وجود شایعات اولیه درباره ساخت پردازنده‌های A19 با گره 2 نانومتری TSMC، تراشه‌های آیفون 17 سال آینده با استفاده از نود 3 نانومتری نسل سوم (N3P) تولید خواهند شد. 

احتمالا اپل تصمیم گرفته است تا برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها، استفاده از نود 2 نانومتری را به آیفون 18 در سال 2026 موکول کند، چراکه هزینه ویفرهای سیلیکونی که برای تولید تراشه‌ها براساس نودهای جدید استفاده می‌شود، معمولا در سال اول بالاتر است.

TSMC، بزرگ‌ترین کارخانه ریخته‌گری تراشه دنیا، در حال آماده شدن برای رقابت تکنولوژی نود 2 نانومتری است. علاوه بر اپل، بزرگ‌ترین مشتری خود، بسیاری از مشتریان TSMC از جمله تولیدکنندگان HPC (محاسبات با کارایی بالا)، سازندگان تراشه‌های هوش مصنوعی و تراشه‌های موبایل نیز به این روند پیوسته‌اند. 

وقتی صحبت از تکنولوژی نود 2 نانومتری می‌شود، TSMC نسبت به اینتل و سامسونگ فاندری (بخش تراشه‌ساز سامسونگ) برتری خاصی دارد. علاوه‌بر اپل، شرکت‌های دیگری نیز مانند کوالکام، AMD، انویدیا و مدیاتک هم علاقه‌مند به استفاده از تکنولوژی 2 نانومتری در محصولات جدید هستند که این می‌تواند موقعیت طلایی برای شرکت‌های تراشه‌ساز مخصوصا TSMC ایجاد کند.

سامسونگ فاندری در وضعیتی ناپایدار 

با این حال، سامسونگ فاندری در چند سال گذشته، مشکلاتی در سیستم بازدهی نود 2، 3 و 4 نانومتری خود داشته است. سیستم بازدهی، درصد تراشه‌های تولید شده از ویفر سیلیکونی را اندازه گرفته و سپس بعد از مطمئن شدن در مورد کیفیت، اجازه آن برای استفاده در واحد پردازشی دستگاه‌ها صادر می‌شود. سیستم بازدهی سامسونگ فاندری در نود 4 نانومتری برای ساخت اسنپ‌دراگون 8 نسل 1 کوالکام به‌قدر پایین بود که کوالکام، سفارش ساخت آن را به TSMC سپرد. 

درنهایت، سامسونگ فاندری توانست بازده خود را تا 70 درصد ارتقا دهد. با این حال، کارخانه ریخته‌گری تراشه سامسونگ همچنان با مشکلات عملکردی در نود 3 نانومتری مواجه است که این منجربه تاخیر در تولید اگزینوس 2500 شده است. در نتیجه این تاخیر سامسونگ ممکن است مجبور شود هزینه اضافی برای جایگزینی اسنپ‌دراگون 8 الیت با اگزینوس 2500 در همه گوشی‌های سری گلکسی اس 25 شود. بازده پایین به‌دلیل مصرف سیلیکون اضافی، هزینه یک تراشه را افزایش می‌دهد.

یکی دیگر از حاضران در رقابت نود 2 نانومتری، شرکت ژاپنی Rapidus است. بودجه این شرکت توسط دولت ژاپن تامین می‌شود که برای استفاده از فناوری شرکت IBM در تولید تراشه‌های 2 نانومتری با ایالات متحده همکاری می‌کند. 

به‌عنوان یک نکته جالب، IBM اولین تراشه ۲ نانومتری را در ماه مه ۲۰۲۱ ساخت و حتی از ترانزیستورهای Gate-All-Around (GAA) استفاده کرد که اطراف کانال (جایی که جریان از آن عبور می‌کند) در تمام چهار طرف قرار می‌گیرند. تکنولوژی GAA امکان کنترل بیشتر بر جریان درایو را فراهم کرده و نشت جریان را کاهش می‌دهد. این امر درنهایت منجربه تولید تراشه‌های قدرتمندتر و کارآمدتر می‌شود.

اینتل هنوز هم در بازی است

با بازگشت شرکت Rapidus ژاپنی، این شرکت قصد دارد تا در مرحله اول بر سفارشات کوچک‌تر و تراشه‌های سفارشی تمرکز کند. این کار با تمرکز بر دستیابی به سودآوری سفارشات بزرگ‌تر با تولید انبوه تراشه‌ها شروع نخواهد شد. در همین حال، تجارت ریخته‌گری قراردادی اینتل، بخش عمده‌ای از تلاش سازنده تراشه ایالات متحده برای تحول در مسیر آینده خود بوده است. 

با این حال، این برنامه مدیرعامل سابق، پت گلسینگر بود که در سال 2021 اعلام کرد که اینتل تا سال 2025، رهبری نود فرآیند 1.8 نانومتری را از TSMC و سامسونگ فاندری پس خواهد گرفت، اما گلیسنگر در 1 دسامبر استعفا داد و در حالی که این شرکت همچنان انتظار دارد سال آینده تراشه‌های 1.8 نانومتری خود را تولید کند، همچنان به‌دلیل عدم معرفی هیچ جایگزین دائمی برای گلیسنگر، هرج‌ومرج در اینتل حاکم است. تاکنون، سرویس وب آمازون، تنها نامی است که برای گره پردازشی A18 اینتل ثبت‌نام کرده است. 

با توجه به وضعیت شرکت‌های موجود در این رقابت، می‌توان با تقریب نزدیک به یقین اعلام کرد، شرکتی که در نهایت زودتر از همه می‌تواند به تکنولوژی نود 2 نانومتری رسیده و تراشه‌ها را براساس آن به تولید انبوه برساند، TSMC خواهد بود.