Momentálně má ve výrobě čipů jasný náskok TSMC s 5nm a 4nm výrobním procesem, zatímco Intel má jen 7nm technologii. Samsung také provozuje 5nm a 4nm proces, ale nemá tak dobrou výtěžnost a parametry jako TSMC. Nicméně není jisté, zda se TSMC podaří náskok udržet. Jeho 3nm proces je totiž zpožděný a vypadá to, že se oddaluje také následující 2nm technologie. A ta by mohla být kritická, protože jako první uvede tranzistory GAAFET.
Je sice pravda, že za to asi trochu může nečekaně zamotaná ekonomická situace s koronavirem, rozbitými dodavatelskými řetězci (a teď k tomu ještě ruská invaze na Ukrajinu...), nicméně TSMC se poprvé začalo zadrhávat na nyní chystaném 3nm procesu. Původně se asi počítalo s tím, že bude hotov letos a už před koncem roku by z něj mohly být na trhu čipy, tedy zejména nové procesory Apple pro telefony, neboť tato firma je v nástupu nejagresivnější.
Ovšem TSMC pak ohlásilo, že komerční sériová výroba sice letos začne, ale bude to v tak pozdní fázi roku, že uvedení produktů na trh sklouzne až do roku 2023 (a letošní snůška Applích telefonů bude proto mít 4nm čipy).
Vypadá to, že poněkud opožděný bude i zbytek roadmapy. Původně se odhadovalo, že následující generace výrobní technologie TSMC označená jako 2nm proces (N2) by mohla přinést na trh čipy v roce 2025, tedy dva roky a něco po 3nm generaci. Nyní ovšem TSMC také signalizuje, že čekání se protáhne, dost možná na tři roky.
Zřejmě totiž nastane stejná situace jako s 3nm procesem, firma nyní totiž hlásí, že zatímco tzv. „risk production“, tedy předběžná zkušební výroba, začne ještě v roce 2024, sériová komerční výroba až v roce 2025, ale zejména to opět bude v závěrečné části roku. A protože proces zpracování od vstupu křemíkové desky po dokončené čipy má velmi mnoho fází a trvá dnes měsíce, opět pravděpodobně nastane to, že výroba sice začne před koncem roku, ale produkty z ní budou hotové, nebo připravené k samotnému vydání na trh až v roce následujícím. Technologie N2 tedy bude dostupná v roce 2025, ale přímo čipy v telefonech a poté dalších produktech se budou dát koupit zase až v roce 2026.
Logo TSMC symbolizující wafer před budovou firmy (Zdroj: TSMC)Dostane se v letech 2024 až 2025 Intel před TSMC?
Zde je zajímavé, že Intel plánuje nominálně srovnatelný proces Intel 20A (20ångströmový, tedy 2nm) už na rok 2024 a na rok 2025 pak chce mít již proces Intel 18A (tedy „1,8nm“). Toto by teoreticky mohlo Intel zase vynést na pozici firmy s nejmodernější technologií výroby čipů před TSMC. Otázka ovšem je, zda Intel své velmi ambiciózní termíny stihne, nebo zda ho také nepostihne zpoždění, což by vůbec nepřekvapilo, protože doteď jeho vývoj za TSMC zaostával.
Více: Výrobní procesy Intelu: Intel 3, 20A a 18A v roce 2024. Má zpět tick-tock a technologické vedení?
A také je otázka, zda technologie Intelu bude opravdu srovnatelná s 2nm procesem TSMC. Procesy 20A i 18A jsou totiž zřejmě derivátem toho, co mělo být původně označené za 5nm (respektive 5nm a 5nm+) proces Intelu, a očekávalo se, že tato technologie bude konkurovat 3nm technologii TSMC. Je proto možné, že prvenství Intelu bude nominální v tom, že bude mít 2nm proces jako první, ale ten 2nm proces může jen dohnat 3nm technologii TSMC z roku 2023.
Na druhou stranu je pravda, že TSMC u 3nm procesu je poměrně konzervativní a tím pádem nemusí být tak „silný“. Samsung u svého 3nm procesu i Intel u 20A nahradí dnešní tranzistory typu FinFET poprvé novou ještě pokročilejší strukturou GAAFET (nebo také MBCFET, u Intelu „RibbonFET“). Ale TSMC zůstane ještě u méně efektivní struktury FinFET a GAAFET má nasadit právě až v onom 2nm procesu na přelomu let 2025/2026. Tranzistory GAAFET by tedy mohly oba konkurenty katapultovat před 3nm proces TSMC. Je zde ovšem také i riziko, že tato nová struktura bude naopak přinášet problémy, kvůli kterým mohou technické parametry a/nebo výtěžnost čipů utrpět a nebo tato technologie může mít zpoždění. Bude tedy záležet na tom, zda vyjde sázka na větší agresivitu nebo na opatrnost.
Klasický planární tranzistor, 3D FinFET a GAAFET s branou ze všech čtyř stran. Samsung bude používat typ MBCFET používající nanodestičky, tedy úplně vpravo (Zdroj: Samsung)Konzervativní TSMC proti agresivním konkurentům
U 2nm procesu je mimochodem TSMC také zdá se konzervativní. Tento proces má stále používat EUV stroje s tzv. numerical apperture 0.33. Intel ale chce přejít na výkonnější stroje s numerical apperture 0.55 (tzv. HNA, high numerical apperture) už pro proces 18A v roce 2025 a měl by nyní mít objednáno nejvíce těchto strojů z prvních sérií, takže by dokonce mohl mít na určitý čas cosi jako exkluzivitu nebo aspoň náskok v jejich použití.
Konzervativnější přístup TSMC se ale také může vyplatit, firma ukázala, že dokáže často být napřed, přestože nasazuje některé takovéto technologie nikoliv jako první. Například samotnou expozici EUV (extrémním ultrafialovým zářením) nasadil jako první Samsung u svého 7nm procesu, zatímco TSMC svůj spustilo bez EUV, konvenční expozicí. Přesto byl proces TSMC zřejmě o něco kvalitnější a zejména měl lepší praktickou výtěžnost, zatímco ta byla u procesu Samsungu velmi problematická. Není vyloučeno, že podobný scénář by se mohl zopakovat i s GAAFETy a HNA EUV.
Určité opoždění nástupu budoucích procesů v TSMC nemusí proto nutně znamenat, že se firma propadne z čela pelotonu a překoná ji Intel (nebo Samsung). Tato zpoždění mohou ukazovat čistě ně technologické problémy inherentní pro nové čím dál více náročné technologie. Je proto možné, že problémy a zpoždění jednoduše bude mít tento obor jako celek a konkurenti tedy projdou tím samým (nebo budou mít problémy a opoždění roadmapy i větší).
Zdroj: Tom's Hardware
