TSMC oznámila plány s 2nm procesem
Krátce poté, co se Intel pochlubil novou roadmapou výrobních procesů a příslibem předehnání konkurence do roku 2025, se o slovo přihlásila TSMC, která mu zjevně nenechá svoji korunku jen tak…
TSMC oznámila, že vládně-akademická komise pro ochranu životního prostředí schválila plány společnosti k výstavbě 2nm továrny v Hsinchu (Baoshan). Podle Nikkei Asia plánuje TSMC stavbu zahájit zhruba za pololetí, začátkem roku 2022 a v roce následujícím (2023) dojde k jejímu vybavení. Vice-ministr financí Lin Chuan-neng konstatoval, že TSMC má jistou vládní podporu.
Podle dalších zdrojů by zkušební 2nm výroba v TSMC mohla začít později v roce 2023. Sériová výroba by v případě hladkého průběhu příprav mohla začít v roce 2024, aby iPhone vydaný v tomto roce (iPhone 16?) mohl 2nm proces využít. Přestože TSMC o 2nm procesu již mluvila, parametry dosud nezveřejnila.
Podle odhadu IC Knowledge LLC by mohl dosahovat denzity kolem 500 milionů tranzistorů na milimetr čtvereční (osobně mi to přijde trochu nadsazené, čekal bych spíš 450-470). Od výroby na „Intel 5“, přejmenovaném 7nm procesu Intelu, se očekává denzita kolem 200 milionů tranzistorů na milimetr.
Z toho lze odhadovat, že další velká generace, kterou Intel označuje jako „Intel 20A“ („Intel 3“ je původní 7nm+ proces, který by se denzitou neměl lišit), přinese zhruba dvojnásobné zvýšení denzity, tedy asi 400 milionů tranzistorů na milimetr čtvereční.
| denzita procesů (MT/mm²) | IBM | TSMC | Intel | Samsung |
|---|---|---|---|---|
| 22nm | 16,50 | |||
| 16/14nm | 28,88 | 44.67 | 33,32 | |
| 10nm | 52,51 | 100,76 | 51,82 | |
| 7nm | 91,20 | 100,76 | 95,08 | |
| 5nm | 171,30 | 200(?) | 126,89 | |
| 3nm | 292,21 | 200(?) | ||
| 2nm | 333 | 500(?) | 400(?) |
Tato hodnota by odpovídala vyjádření předchozího CEO Intelu, Boba Swana, který v roce 2019 prohlásil, že problémy Intelu s výrobními procesy pramení z příliš ambiciózní snahy společnosti zvýšit denzitu výrobního procesu 2,7× za dva roky. Toto tvrzení však bylo platné na nejvýš pro 14nm proces, který oproti 22nm skutečně zvyšoval denzitu 2,7×, nikoli však pro 10nm proces, který laťku snížil na 2,25×. Pokud však doposud zůstala nově nastavená laťka na dvojnásobku (žádnou změnu v tomto směru Intel neohlásil), mělo by v případě procesu Intel 20A jít o zmíněných ~400 milionů tranzistorů na čtvereční milimetr.
| TSMC | |||
| proces | denzita | výkon | spotřeba |
|---|---|---|---|
| 7nm (N7) | +59 % vs N10 | ? | -40 % vs. N10 |
| 7nm (N7P) | ? | +7 % vs. N7 | -10 % vs. N7 |
| 7nm+ (EUV / N7+) | +20 % vs. N7 | +10 % vs. N7 | -15 % vs. N7 |
6nm (N6) | +18 % vs. N7 | beze změny | beze změny |
| 5nm (N5) | +80 % vs. N7 | +15 % vs. N7 | -30 % vs. N7 |
| 5nm (N5P) | ? | +7 5 % vs. N5 | -10 % vs. N5 |
| 4nm (N4) | +6 % vs. N5 | beze změny | beze změny |
| 3nm (N3) | +70 % vs N5 | +10-15 % vs N5 | -25-30 % vs. N5 |
| 2nm (N2) | +70% vs. N3? | ? | ? |
Pokud by tedy situace postupovala v souladu s aktuálně dostupnými informacemi, existovala by dokonce šance, že TSMC dožene Intel co do denzity výrobních procesů, které proti sobě (podle inovovaného názvosloví Intelu) stojí. Mějme však na paměti, že odhadovaná čísla jsou jsou velmi hrubě orientační, dále že jednotliví výrobci mohou denzitu vyčíslovat odlišnými postupy. Také že i čísla v tabulce uvedená bez otazníku jsou spíše orientační. Pocházejí z Wikichip a nemusejí reflektovat všechny varianty uváděných procesů. Například se uvádí, že první verze 14nm i 10nm procesů Intelu měly vyšší denzitu než pozdější varianty optimalizované pro vyšší takty a vyšší výtěžnost. Hodnoty 44,67 a 100,76 pro 14nm a 10nm proces Intelu se patrně týkají prvních, nikoli pozdějších rozšířených verzí.
| EUV | zahájení výroby / tape-out | velkokapacitní výroba | ||
|---|---|---|---|---|
| Samsung | 7nm LPE (1. gen.) |  | ? | nezahájena |
| 7nm LPP (2. gen) | | říjen 2018 | červen 2019 | |
| 7nm (3. gen) | | ? | ? | |
| 6nm LPP | | duben 2019 | H2 2019 | |
| 5nm LPE | | 4. 2019 / H2 2019 | H1 2020 | |
| 5nm LPP | | 2019? | 2021 | |
| 4nm LPE (původní) | | ? | 2020/21 zrušen | |
| 4nm LPP (původní) | | ? | 2022 zrušen | |
| 4nm LPE | | ? | 2022 | |
| 4nm LPP | | ? | ? | |
| 3nm | | ? | 2022 | |
| TSMC | 7nm (N7) |  | leden 2017 | duben 2018 |
| 7nm (N7P) | | ? | ? | |
| 7nm EUV (N7+) | | říjen 2018 | červen 2019 | |
| 6nm | | Q1 2020 | ? | |
| 5nm (N5) | | duben 2019 | H1 2020 | |
| 5nm (N5P) | | ? | 2021 | |
| 4nm (N4) | | Q3 2021 | Q1? 2022 | |
| 3nm (N3) | | 2021 | H2 2022 | |
| 2nm (N2) | | 2023? | 2024? |
Nakonec právě to ukazuje, že ač se na papíře bojuje s denzitou, tedy počtem tranzistorů, který je daný proces schopný vměstnat na jednotku plochy, reálně o úspěchu procesu rozhodují jiné parametry. Například jak rychle dosáhne výtěžnosti, při které bude výroba rentabilní. Nebo jaké zvládne taktovací frekvence při požadované spotřebě.
Zdroje:
