Hai trong số các xưởng đúc hàng đầu trên thế giới thuộc về Công ty sản xuất chất bán dẫn Đài Loan (TSMC) và Samsung. Trước đây là xưởng đúc độc lập lớn nhất thế giới, có nghĩa là họ sản xuất chip cho các công ty như Apple và Huawei thiết kế các thành phần của riêng họ, nhưng không có phương tiện để chế tạo chúng. TSMC dự kiến sẽ tổ chức một cuộc họp báo vào tháng 4, trong đó họ sẽ phát hành thêm chi tiết về lộ trình sản xuất chip 3nm của mình.
Nút quá trình tham chiếu số lượng bóng bán dẫn phù hợp bên trong một mạch tích hợp. Nút quá trình càng nhỏ, số lượng bóng bán dẫn bên trong chip càng lớn. Ví dụ, Kirin 990 5G 7nm, được sản xuất bởi TSMC cho đơn vị HiSilicon của Huawei, được đóng gói với hơn 10.9 tỷ bóng bán dẫn. Một con chip có nhiều bóng bán dẫn bên trong sẽ mạnh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. 5nm Apple A14 Bionic sẽ được trang bị 15 tỷ bóng bán dẫn; TSMC sẽ phát hành chip 5nm bắt đầu từ nửa cuối năm nay và trong số các chip đầu tiên tại nút quy trình này sẽ là chip hàng đầu tiếp theo của A14 Bionic và Huawei dự kiến sẽ được gọi là Kirin 1020.
Bạn có thể tưởng tượng có bao nhiêu bóng bán dẫn sẽ được đóng gói bên trong chip 3nm. Ở giai đoạn này, chỉ TSMC và Samsung có lộ trình để đạt được điều đó. Theo MyDrivers, tại Diễn đàn Samsung Foundry tổ chức tại Nhật Bản năm ngoái, công ty cho biết chip 3nm của họ sẽ cung cấp hiệu suất được cải thiện 35% so với chip 7nm (như Exynos 990 sẽ được sử dụng ở châu Âu Galaxy Dòng S20 ở châu Âu) và cắt giảm 50% mức tiêu thụ điện năng. Samsung hy vọng rằng ở mức 3nm, nó sẽ trở thành xưởng đúc lớn nhất thế giới. Samsung nói rằng họ sẽ có thể bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 3nm ngay sau năm tới. TSMC đã đầu tư $ 19.5 tỷ trong một nhà máy sẽ sản xuất chip 3nm và việc xây dựng cơ sở sẽ bắt đầu trong năm nay.
Samsung đang bỏ việc sử dụng các bóng bán dẫn FinFET để đạt 3nm
Để đạt được 3nm, Samsung đã bỏ việc sử dụng các bóng bán dẫn FinFET của mình và thay vào đó là sử dụng công nghệ MBCFE (Multi-Bridge-Channel FET, ống hiệu ứng trường đa kênh) để cải thiện hiệu suất của bóng bán dẫn. Nó cũng tương thích với quy trình sản xuất FinFET, điều này sẽ giúp Samsung nhanh chóng và dễ dàng hơn trong việc chuyển sang 3nm. TSMC vẫn sẽ phải quyết định xem có nên tiếp tục sử dụng bóng bán dẫn FinFET hay chuyển sang bóng bán dẫn Gate-All-Surround (GAA) như Samsung có.
Samsung đang bỏ các bóng bán dẫn FinFET và sẽ sử dụng GAA để đến nút quy trình 3nm
Bị đe dọa là sự tiếp tục của quan sát được gọi là Định luật Moore. Được phát hiện bởi Gordon Moore, người đồng sáng lập Intel, quan sát ban đầu đã kêu gọi số lượng chip bên trong một mạch tích hợp tăng gấp đôi mỗi năm. Năm 1975, 10 năm sau lần đầu tiên thực hiện quan sát, Moore đã sửa đổi "Luật" kêu gọi số lượng bóng bán dẫn bên trong một mạch tích hợp tăng gấp đôi mỗi năm. Trong những năm qua, các nhà phân tích công nghệ đã liên tục kêu gọi cái chết của Định luật Moore nhưng TSMC và Samsung vẫn giữ cho nó tồn tại với việc sử dụng công nghệ như quang khắc cực tím. Loại thứ hai sử dụng ánh sáng cực tím để đánh dấu các mẫu chính xác hơn trên một tấm wafer silicon; vì các mẫu này cho thấy nơi các bóng bán dẫn sẽ được đặt bên trong một con chip, khả năng đánh dấu các mẫu này chính xác hơn cho phép đặt nhiều bóng bán dẫn bên trong.
Để cho bạn một ví dụ về sự tiến bộ của ngành công nghiệp trong những năm qua, SoC đầu tiên được thiết kế nội bộ bởi Apple là A4 đã ra mắt trên iPad OG và iPhone 4. Thành phần này được chế tạo bằng quy trình 45nm và như chúng tôi đã chỉ ra trước đây, A14 Bionic năm 2020 sẽ được sản xuất bằng nút quy trình 5nm.
Tháng 4 này, khi TSMC thảo luận về nút quy trình 3nm với báo chí, chúng ta nên tìm hiểu nhiều hơn về lộ trình của xưởng đúc đến 3nm, 2nm và thậm chí có thể thấp hơn.
