TSMC | Výroba | Tranzistory

Výkonnější počítače si žádají nové tranzistory. TSMC udělá důležitý krok za tři roky

Výkonnější počítače si žádají nové tranzistory. TSMC udělá důležitý krok za tři roky

TSMC na včerejším technologickém sympoziu odhalilo nový „2nm“ výrobní proces N2. Tchajwanská společnost, na níž dnes závisí nejvýkonnější čipy v počítačích, serverech i mobilech, jej chce ve velkém začít používat v roce 2025. Ještě před tím ji však čeká několik zastávek.

Letos dorazí proces N4, drobná evoluce N5 zvyšující o 6 % počet tranzistorů na jednotku plochy. Ten jako první zřejmě využije Apple u čipů A16 a M2 Pro/Max nebo AMD u API Phoenix Point. Příští rok na něj naváže N4P se stejnou denzitou, ale vyšším výkonem, případně nižší spotřebou. Vedle něj ale TSMC chystá jen variantu N4X pro ještě výkonnější čipy, u kterých se nebude hledět na spotřebu.

Ještě složitější bude třída 3nm procesů. Ve druhé polovině roku chce TSMC rozjet litografii zvanou N3. Ta oproti N5 přinese o 70 % vyšší denzitu a k tomu o 15 % vyšší výkon při stejné spotřebě, nebo o 30 % nižší spotřebu při stejném výkonu.

V dalších dvou letech ale přijdou další čtyři varianty. Jako první to bude N3E, který má o trochu nižší hustotu tranzistorů, ale umožňuje dosáhnout vyššího výkonu, případně nižší spotřeby než N3. Pak ale přijde N3S zaměřený právě na denzitu, N3X pro co nejvyšší výkon a N3P, který má být univerzálním nástupcem N3, zkrátka vylepšenou novou generací. Jak konkrétně se ale bude lišit hustota, výkon nebo spotřeba, to zatím nevíme.

Přechod na nové tranzistory

A až v roce 2025 přijde zmiňovaný proces N2. O něm zatím máme také jen mlhavé představy. Podle TSMC se podaří navýšit výkon oproti N3E o 15 %, případně při zachování výkonu bude možné dosáhnout až o 30 % nižší spotřeby. Jak to ale bude s denzitou?

Některá zahraniční média píšou, že oproti N3E se posune jen o 10 %. To ale není přesné. Zatímco v případě jiných srovnání se bavíme o hustotě logických obvodů, oněch „+ 10 %“ se týká hustoty celého čipu, který TSMC definuje tak, že 50 % obvodů je logických, 30 % paměťových (SRAM) a 20 % analogových.

Druhé dvě ale hůře škálují a neumí z nových procesů tolik těžit. Jenže nevíme, jaká omezení u nich platí pro proces N2, a tak ani nemůžeme určit, jak na tom TSMC bude u 2nm výroby u logických obvodů. Nárůst denzity by u nich ale měl být vyšší než desetiprocentní.

Proces Denzita Výkon Spotřeba Sériová výroba
N7 (DUV) +70 % oproti 16FF+ +30 % oproti 16FF+ −60 % oproti 16FF+ Q2 2018
N7P (DUV) jako N7 +7 % oproti N7 −10 % oproti N7 ? 2019
N7+ (EUV) +17 % oproti N7 +10 % oproti N7 −15 % oproti N7 Q2 2019
N6 +18 % oproti N7 jako N7 jako N7 Q1 2020
N5 +80 % oproti N7 +15 % oproti N7 −30 % oproti N7 Q2 2020
N5P jako N5 +7 % oproti N5 −10 % oproti N5 ? 2021
N4 +6 % oproti N5 jako N5 jako N5 ? 2022
N4P +6 % oproti N5 + 11 % oproti N5 −22 % oproti N5 ? 2023
N4X ? + 15 % oproti N5 ? ? 2023
N3 +70 % oproti N5 +15 % oproti N5 −30 % oproti N5 H2 2022
N3E +60 % oproti N5 +18 % oproti N5 −34 % oproti N5 Q2 2023
N3P ? ? ? ? 2024
N3S ? ? ? ? 2024
N3X ? ? ? ? 2024
N2 ? +15 % oproti N3E −30 % oproti N3E ? 2025

Proces N2 bude ale zajímavý i z jiného hlediska. TSMC u něj po letech opět nasadí nový typ transitoru, který firma nazývá nanosheet nebo GAAFET (gate-all-around field-effect transistors) a který má opět snížit úniky proudu procházející kanály.

Zatímco u planárních tranzistorů se hradla dotýkala kanálů jen z jedné (vrchní strany), u FinFETů už zasahovala i do obou boků. Až u GAA ale hradla obklopí kanály ze všech čtyř stran. FinFETy skládaly kanály vedle sebe horizontálně, GAA je budou vrstvit nad sebou. Takové tranzistory se mohou zmenšit, takže se efektivněji využije plocha křemíkového waferu. Na GAA plánuje přejít celá polovodičová trojka, každá společnost ale tranzistory nazývá jinak (a jsou mezi nimi drobné rozdíly): GAAFET (TSMC), MBCFET (Samsung) a RibbonFET (Intel).

Klepněte pro větší obrázek
Evoluce tranzistorů podle Samsungu

Samsung plánuje MBCFET nasadit už letos u první generace jeho 3nm procesu zvaného 3GAE. Intel s RibbonFETy počítá pro rok 2024 u procesu 20A (podle starších roadmap označený jako 5nm).

Zdroj: TSMC, Anandtech (1, 2)

Diskuze (10) Další článek: Kříží dráhu Země, je obrovský a nezvykle modrý. Vědci odhalili tajemství asteroidu Phaethon

Témata článku: Apple, Hardware, AMD, Intel, Procesory, Samsung, TSMC, Výroba, Tranzistory, Výkon, Anandtech, RibbonFET, EUV, Vysoký výkon, Spotřeba, Počítač, MBCFET, Důležitý krok, Proces, Nízká spotřeba, Tranzistor, GaaFET, Čip, GAO, Produkty Apple na jednom místě - Heureka.cz



Jak stáhnout video z Youtube: 10 nejlepších nástrojů

Jak stáhnout video z Youtube: 10 nejlepších nástrojů

** Vybrali jsme deset nejlepších nástrojů pro stahování videa z YouTube ** Můžete si vybrat, jestli chcete aplikaci, doplněk do browseru nebo webovou službu ** Videa z YouTube poté můžete sledovat offline

Karel KiliánStanislav Janů
TipyNejlepší programy
Přehledně: Ceny drahých grafik v Česku výrazně padají, hlavní důvody teprve přijdou

Přehledně: Ceny drahých grafik v Česku výrazně padají, hlavní důvody teprve přijdou

** Ceny karet se začínají přibližovat těm stanoveným AMD a Nvidií ** V nižších třídách se už vyplatí grafiky koupit ** U high-endu je ale rozumnější chvíli počkat na novou generaci

Jan Pánek
Cenový přehled
Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co nového se zase objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co nového se zase objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce
Mapy GoogleStreet View
Recenze reMarkable 2. Geniální zápisník, úžasná technologie a e-ink rychlejší než iPad

Recenze reMarkable 2. Geniální zápisník, úžasná technologie a e-ink rychlejší než iPad

** Hybrid tabletu a čtečky je špičkovým kusem hardwaru. ** Výrazně se omezuje na použití jako zápisníku a čtení. ** Ani u tohoto typu zařízení se nevyhneme předplatnému.

Stanislav Janů
reMarkableE-inkTesty
MacBook Air M2 bude hit. Apple vsadil na nový design, vrátil MagSafe a displej ozdobil výřezem

MacBook Air M2 bude hit. Apple vsadil na nový design, vrátil MagSafe a displej ozdobil výřezem

** Po dlouhých letech se mění ikonický design MacBooku Air ** Apple zlepšil výkon, obraz i zvuk ** Zůstává přitom pořád skvělá výdrž a dokonale tichý chod

Lukáš Václavík
MacBookApple