Apple příští rok přejde na 3nm výrobu, uvolní 5nm linky pro AMD, Intel a Nvidii
3nm proces není půlgenerací, ale podobně jako 7nm nebo 5nm výroba plnou generací. Uvozovky použité v úvodu ale mají hlubší smysl. Zatímco dříve bylo obvyklé mezigeneračně zvyšovat denzitu (počet tranzistorů na jednotku plochy) dvojnásobně, s rostoucí náročností polovodičové výroby snižuje TSMC příčku s každou generací. Už 5nm proces namísto zvýšení denzity o 100 % (oproti 7nm) přináší pouze 80% posun, 3nm proces oproti 5nm přinese jen 70% posun.
To by nebyl tak zásadní problém, ale pokračuje i klesající trend ve snižování spotřeby a zvyšování taktů. 5nm proces nabízí zanedbatelné 15% zvýšení výkonu (při stejné spotřebě) nebo 30% snížení spotřeby (při stejné frekvenci). Pokles spotřeby ani zdaleka neodpovídá faktu, že proces na jednotku plochy dostane 1,8× více tranzistorů, neboť množství odpadního tepla klesá méně než stoupá denzita. Stejně velký 5nm tak oproti stejně velkému 7nm čipu bude při stejných taktech topit o 26 % více.
S 3nm procesem se očekává mezigenerační posun výkonu (při stejné spotřebě) v rozmezí 10-15 % a snížení spotřeby (při stejné taktovací frekvenci) 25-30 %. Nejspíš to tedy dopadne tak, že pokud řekněme 300 mm² velký 7nm čip měl spotřebu 200 wattů, pak stejně velký 5nm čip se stejnou architekturou a stejnými takty bude mít spotřebu 252 wattů a stejně velký 3nm čip se stejnou architekturou a stejnými takty bude mít spotřebu 300 wattů. Pro určitý posun výkonu daný výrobním procesem tedy prostor je, bude to však silně na úkor spotřeby. Pokud mají mezigenerační kroky vypadat lépe než tato čísla, musí zákazníci (AMD, Apple, Nvidia, Intel) hledat další cesty ke snižování spotřeby na úrovní architektury (což je čím dál složitější, neboť jde o hledání slabých míst a rezerv - a čím víc jich najdete a vyřešíte, tím menší potenciál k budoucímu využití těchto rezerv zůstává).
To jen pro vysvětlení a pochopení toho, proč se ve světě hardwaru děje (a bude dít) to, co se děje a co nás teprve čeká. Čím dál dražší tedy nejsou pouze výrobní procesy (které přinášejí čím dál méně), ale čím dál dražší je i vývoj, který musí mnohem pracněji kompenzovat to, co nezvládají řešit výrobní procesy. Obojí ve finále (za)platí zákazník.
Vraťme se ale k samotné situace ve výrobě: Apple plánuje v příštím roce nasadit pro většinu novinek 3nm proces TSMC; samotná sériová výroba pojede ve druhém pololetí (2022). Obvykle novou generaci čipů pro iPhony daného roku vyrábí již od konce prvního pololetí, ale mnohé zdroje předpokládají, že i zahájení sériové výroby v druhém pololetí bude znamenat nasazení 3nm SoC v produktech roku 2022.
Pro svět PC je tento krok důležitý z toho důvodu, že přesunem výroby na 3nm proces uvolní Apple 5nm linky, které tím budou dostupné pro AMD, Intel a Nvidii (samotné nově vznikající linky by potřebám těchto společností nestačily). Tento trend je zároveň další neveselou stránkou polovodičového průmyslu. Zpomalení na straně továren Intelu a rozhodnutí GlobalFoundries zastavit vývoj jednociferných procesů přelévá kapacity využívané AMD a Intelem k TSMC, což má za následek pomalejší nástup hardwaru využívajícího nové procesy. Požadované objemy výroby jsou zkrátka tak vysoké, že je potřeba počkat, až s daným procesem skončí Apple.
Ačkoli kupříkladu AMD dokázala dočasně vyřešit strmě rostoucí ceny nových procesů a nižší počáteční výtěžnost nasazením konceptu čipletů (procesorové čiplety jsou plošně srovnatelné s ARM SoC, takže mohou být vyráběny ve stejné fázi vývoje nového procesu), není už z principu možné zopakovat náskok s nasazení 7nm procesu (Zen 2), neboť poptávka po nových procesech stouplat podstatně více než dostupné výrobní kapacity a dokud nejsou k dispozici kapacity zaručující rozumné pokrytí poptávky po CPU / GPU, nemá přechod na nový proces smysl, i kdyby to třeba z hlediska výtěžnosti nebyl problém.