שתיים ממפעלי היציקה המובילים בעולם שייכות לחברת Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) וסמסונג. הראשון הוא בית היציקה העצמאי הגדול בעולם, מה שאומר שהיא מייצרת שבבים עבור חברות כמו אפל ו-Huawei שמתכננות רכיבים משלהן, אך אין להן את המתקנים לייצר אותם. TSMC אמורה לארח מסיבת עיתונאים באפריל במהלכה היא תפרסם פרטים נוספים על מפת הדרכים שלה לייצור שבבים 3nm.
צומת התהליך מתייחס למספר הטרנזיסטורים המתאימים למעגל משולב. ככל שצומת התהליך קטן יותר, כך מספר הטרנזיסטורים בתוך שבב גדול יותר. לדוגמה, ה-7nm Kirin 990 5G, המיוצר על ידי TSMC עבור יחידת HiSilicon של Huawei, עמוס ביותר מ-10.9 מיליארד טרנזיסטורים. שבב עם יותר טרנזיסטורים בפנים הוא חזק יותר וחסכוני יותר באנרגיה. על פי הדיווח, ה-5nm Apple A14 Bionic יהיה מצויד ב-15 מיליארד טרנזיסטורים; TSMC תוציא שבבי 5nm החל מהמחצית השנייה של השנה ובין השבבים הראשונים בצומת התהליך הזה יהיה ה-A14 Bionic ושבב הדגל הבא של Huawei שצפוי להיקרא Kirin 1020.
אתה יכול לדמיין כמה טרנזיסטורים יהיו ארוזים בתוך שבבי 3nm. בשלב זה, רק ל-TSMC ולסמסונג יש מפת דרכים להגיע לשם.לפי MyDrivers, בפורום היציקה של סמסונג שנערך ביפן בשנה שעברה, החברה אמרה כי שבבי ה-3 ננומטר שלה יספקו ביצועים משופרים של 35% בהשוואה לשבבי 7 ננומטר (כמו ה-Exynos 990 שישמש בקו ה-Galaxy S20 האירופאי באירופה) ויחתכו את החשמל צריכה ב-50%. סמסונג מקווה שב-3nm היא תהפוך למפעל היציקה הגדול בעולם. סמסונג אומרת שהיא תוכל להתחיל בייצור המוני של שבבי 3nm כבר בשנה הבאה. TSMC השקיעה 19.5 מיליארד דולר במפעל שייצור שבבי 3nm ובניית המתקן תחל השנה.
סמסונג מפסיקה את השימוש בטרנזיסטורי FinFET כדי להגיע ל-3 ננומטר
כדי להגיע ל-3nm, סמסונג הפסיקה את השימוש בטרנזיסטורי FinFET שלה ובמקום זאת היא משתמשת בטכנולוגיית ה-MBCFET (Multi-Bridge-Channel FET, multi-bridge-channel field effect tube) שלה כדי לשפר את ביצועי הטרנזיסטור. זה גם תואם לתהליך הייצור של FinFET מה שיעשה את זה מהיר וקל יותר עבור סמסונג לבצע את המעבר ל-3nm. TSMC עדיין תצטרך להחליט אם להמשיך להשתמש בטרנזיסטורי FinFET או לעבור לטרנזיסטורי Gate-All-Around (GAA) כפי שיש לסמסונג.
סמסונג משחררת טרנזיסטורי FinFET ותשתמש ב-GAA כדי להגיע לצומת התהליך של 3nm
על כף המאזניים עומד המשך התצפית המכונה חוק מור. התצפית המקורית, שהתגלתה על ידי מייסד שותף של אינטל, גורדון מור, קראה להכפיל את מספר השבבים בתוך מעגל משולב מדי שנה. בשנת 1975, 10 שנים לאחר שערך את התצפית לראשונה, מור תיקן את "החוק" שלו שקרא להכפיל את מספר הטרנזיסטורים בתוך מעגל משולב כל שנה אחרת. במהלך השנים, אנליסטים טכנולוגיים קראו ללא הרף למותו של חוק מור, אך TSMC וסמסונג שמרו אותו בחיים עם שימוש בטכנולוגיה כמו ליתוגרפיה אולטרה סגולה קיצונית. האחרון משתמש באור אולטרה סגול כדי לסמן דפוסים מדויקים יותר על פרוסת סיליקון; מאחר שתבניות אלו מראים היכן ימוקמו טרנזיסטורים בתוך שבב, היכולת לסמן תבניות אלו בצורה מדויקת יותר מאפשרת מיקום של טרנזיסטורים נוספים בפנים.
כדי לתת לך דוגמה להתקדמות שעשתה התעשייה לאורך השנים, ה-SoC הראשון שעוצב בבית על ידי אפל היה ה-A4 שהופיע לראשונה ב-וגם אייפדואתאייפון 4. הרכיב נבנה באמצעות תהליך 45nm וכפי שציינו בעבר, A14 Bionic של 2020 ייוצר באמצעות צומת תהליך 5nm.
באפריל הקרוב, כאשר TSMC דן בצומת התהליך של 3nm עם העיתונות, עלינו ללמוד הרבה יותר על מפת הדרכים של בית היציקה ל-3nm, 2nm ואולי אפילו נמוך יותר.
