تراشه ۳ نانومتری اپل سیلیکون چیست و چرا بسیار اهمیت دارد؟

اپل در تلاش است که تا اواخر سال جاری میلادی به تکنیک تولید تراشه نسل بعد، یعنی ۳ نانومتر جهش کند، اما این فرایند بهبود یافته به طور دقیق برای تراشه‌های این شرکت چه معنایی دارد؟

ساخت نیمه هادی فرایندی است که برای ساخت تراشه‌ها استفاده می‌شود؛ «گره» این فرایند به زبان ساده اندازه‌گیری کوچکترین ابعاد ممکن مورد استفاده در تولید است که با واحد نانومتر (nm) اندازه‌گیری می‌شود. گره یک تراشه به تعیین چگالی ترانزیستور و همچنین هزینه، عملکرد و کارایی آن کمک می‌کند.

ارتباط با ابعاد فیزیکی واقعی در سال‌های اخیر مبهم شده است، زیرا پیشرفت‌ها کند شده و بازاریابی اهمیت بیشتری پیدا کرده است، اما همچنان به طور گسترده نشان می‌دهد که فناوری تراشه چقدر پیشرفته است.

اپل در حال حاضر از چه گره‌هایی استفاده می کند؟

اپل آخرین جهش بزرگ فرایند ساخت را در سال ۲۰۲۰ انجام داد، زمانی که با  پردازنده A14 Bionic و تراشه M1 به فرایند ۵ نانومتری شرکت TSMC روی آورد. برخی از تراشه‌ها مانند S7، S6 و S8 در اپل واچ همچنان از فرآیند ساخت ۷ نانومتری استفاده می‌کنند، زیرا بر اساس تراشه A13 Bionic که آخرین تراشه ۷ نانومتری اپل برای آیفون بود، ساخته شده‌اند.

اپل سال گذشته تراشه A16 Bionic را با آیفون ۱۴ پرو و ۱۴ پرو مکس معرفی کرد. این شرکت ادعا می‌کند که این یک تراشه ۴ نانومتری است، زیرا از فرایند N4 شرکت TSMC استفاده می‌کند، اما در واقع با نسخه پیشرفته‌ای از فرایندهای ۵ نانومتری N5 و N5P ساخته شده است.

فرایند ساخت ۳ نانومتری چه قابلیت‌هایی را به همراه خواهد داشت؟

قبل از هرچیز فرایند ساخت ۳ نانومتری تراشه، بزرگترین جهش عملکرد و کارایی را برای تراشه‌های اپل از سال ۲۰۲۰ تاکنون به ارمغان خواهد آورد. افزایش تعداد ترانزیستورهایی که با پروسه ۳ نانومتر امکان‌پذیر می‌شود، به تراشه اجازه می‌دهد تا وظایف بیشتری را به طور همزمان و با سرعت بیشتری انجام دهد و در عین حال انرژی کمتری مصرف کند.

تکنیک تولید نسل بعدی به تراشه‌ها امکان می‌دهد تا ۳۵ درصد انرژی کمتری مصرف کنند و در عین حال عملکرد بسیار بهتری را در مقایسه با فرایند ۵ نانومتری که اپل برای همه تراشه‌های سری A و M خود از سال ۲۰۲۰ استفاده کرده است، ارایه دهد.

تراشه‌های ۳ نانومتری همچنین می‌توانند سخت افزار تراشه‌های اختصاصی پیشرفته‌تری را فراهم کنند. به عنوان مثال یک تراشه ۳ نانومتری می‌تواند به طور بالقوه از وظایف هوش مصنوعی پیشرفته‌تر و یادگیری ماشینی و همچنین قابلیت‌های گرافیکی بالاتری پشتیبانی کند.

شایعه شده بود که اپل یک پردازنده جدید با قابلیت‌های ردیابی پرتو برای A16 Bionic مهندسی کرده است، اما در اواخر فرایند توسعه A15 Bionic این فناوری را کنار گذاشت. به این ترتیب پشتیبانی از ردیابی اشعه با اولین تراشه‌های ۳ نانومتری بسیار محتمل به نظر می‌رسد.

شایان ذکر است که حرکت به یک اندازه تراشه کوچکتر نیز می‌تواند چالش‌هایی مانند افزایش چگالی توان، تولید گرما و پیچیدگی ساخت را ایجاد کند. این یکی از دلایلی است که چرا جهش‌های عمده فرایند ساخت به طور فزاینده‌ای کمتر و با فاصله زمانی زیاد اتفاق می‌افتد.

بر اساس گزارش‌ها تراشه‌های سیلیکونی آینده اپل که بر روی فرایند ۳ نانومتری ساخته می شوند، تا ۴۰ هسته محاسباتی را پشتیبانی می‌کنند. برای مقایسه باید گفت که تراشه M2 دارای یک پردازنده ۱۰ هسته‌ای، تراشه M2 Pro و M2 Max نیز دارای پردازنده‌های ۱۲ هسته‌ای هستند، بنابراین فرایند ۳ نانومتر می‌تواند عملکرد چند هسته‌ای را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

اولین تراشه‌های ۳ نانومتری چه زمانی عرضه می‌شوند؟

شرکت TSMC از سال ۲۰۲۱ آزمایش‌های خود را بر روی تولید ۳ نانومتری افزایش داده است، اما امسال انتظار می‌رود این فناوری به اندازه کافی بالغ باشد تا از نظر تجاری بتوان روی آن حساب کرد و در همین راستا براورد می‌شود که TSMC تولید تجاری کامل تراشه‌های ۳ نانومتری را از سه ماهه چهارم سال ۲۰۲۲ آغاز کرده باشد.

از طرفی به نظر می‌رسد که سفارش تولید تراشه‌های ۳ نانومتری اپل به قدری زیاد باشد که کل ظرفیت تولید TSMC را برای گره امسال اشغال کند. گزارش‌های اخیر حاکی از آن است که تامین کننده و شریک اصلی اپل در تولید تراشه، در تلاش برای تولید تراشه‌های ۳ نانومتری کافی برای پاسخگویی به تقاضا برای دستگاه‌های آینده اپل است.

تحلیلگران بر این باور هستند که TSMC در مورد ابزارها و بازدهی مشکلاتی دارد که بر افزایش حجم تولید این فناوری جدید تاثیر گذاشته است. این احتمال نیز وجود دارد که برخی از دستگاه‌های M3 به دلیل مشکلات مذکور کمی تاخیر داشته باشند، اما بعید به نظر می‌رسد که اپل بخواند عرضه دستگاه‌هایش با پردازنده A17 Bionic یعنی آیفون ۱۵ پرو را به تعویق بیاندازد.

هنگامی که تولید تراشه‌های ۳ نانومتری به خوبی انجام شود، TSMC به سمت ۲ نانومتر خواهد رفت و انتظار می‌رود این شرکت در سال ۲۰۲۵ تولید روی گره ۲ نانومتر را آغاز کند.

کدام دستگاه‌های اپل به تراشه ۳ نانومتری مجهز می‌شوند؟

امسال شایعه شده است که اپل حداقل دو تراشه ساخته شده با فرایند ۳ نانومتری TSMC را معرفی کند که شامل A17 Bionic و M3 می شود. اولین تراشه که به طور مشخص متعلق به آیفون ۱۵ پرو و ۱۵ پرو مکس خواهد بود که در پاییز امسال عرضه می‌شوند.

از سوی دیگر M3 با توجه به رویه‌ای که از اپل سراغ داریم احتمالا اولین بار در مک بوک ایر ۱۳ اینچی نسل جدید، آیمک ۲۴ اینچی و آیپد پرو عرضه شود. آیفون ۱۵ پرو و آیفون ۱۵ پرو مکس تنها دستگاه‌هایی هستند که گفته می شود دارای تراشه A17 Bionic خواهند بود، اما احتمالا اپل سال آینده این تراشه را برای آيفون ۱۶ و ۱۶ پلاس و دستگاه‌های دیگری مانند آیپد مینی و اپل تی وی نیز به کار برد.

گزارش‌های افشا شده توسط تحلیلگران معتبر نشان می‌دهد که اپل در حال کار بر روی چند مدل مک با اسم رمز Lobos، Ibiza و Palma است؛ با نگاهی بیشتر به آینده، مینگ چی کو افشاگر معروف محصولات اپل گفته که معتقد است مدل‌های جدید مک بوک پرو ۱۴ و ۱۶ اینچی که در سال ۲۰۲۴ عرضه می‌شوند، دارای تراشه‌های M3 Pro  و M3 Max خواهند بود که قاعدتا قدرت و سرعت بسیار بیشتری را نسبت به مدل‌های فعلی ارایه خواهند داد.