TSMC rozpoczęło masową produkcję najnowocześniejszych i o największej wydajności chipów 3 nm w fabryce na Tajwanie. Ze względu „niestabilności w światowej polityce” druga fabryka takich chipów powstanie w USA. Trzecia – prawdopodobnie w Europie, pod uwagę brany jest rejon Drezna.
W produkcji półprzewodników proces 3 nm jest kolejnym procesem zmniejszania matrycy po 5 nanometrowym węźle wytwarzanym w technologii MOSFET. Układy N3, bo tak są określane, były już produkowane w partiach testowych i pilotażowych w sierpniu br. w Fab 18 w Southern Taiwan Science Park w pobliżu Tainanu.
N3 ma zapewnić znaczną poprawę w stosunku do obecnie stosowanego węzła N5 MOSFET oraz traktowanego jako przejściowego chipa 4 nm N4. N3 ma oferować o 60 do 70% wyższą gęstość logiczną, o 15% wyższą wydajność, zużywając jednocześnie o 30 do 35% mniej energii niż proces N5. W porównaniu z N4 gęstość logiczna będzie wyższa o 40%. Obecnie N5, który jest już na rynku od ponad 2 lat, nadal stosują w swoich produktach Apple, Qualcomm i AMD. Kilku producentów rozwiązań komponentów i mobilnych, w tym Apple i Nvidia, rozpoczęło przenoszenie produkcji do technologii N4 TSMC.
Pierwsze układy wyprodukowane w technologii 3 nm trafią na rynek na początku 2023 r. i zostaną zainstalowane zarówno w smartfonach, jak i sprzęcie HPC (High-Performance Computing). Te drugie zastosowania wynikać będą z tego, iż pierwszymi klientami będą Intel i Apple. Producent iPhonów, chce nowe chipy jak najszybciej osadzić w układach w swoich urządzeniach mobilnych, by zapewnić im przewagę rynkową jeszcze w przyszłym roku.
Co ciekawe, TSMC nadal trzyma się klasycznej architektury tranzystorów FinFET i w tej technologii zostały wykonane chipy 3 nm, rywal – Samsung, który chce wytwarzać konkurencyjne układy przeszedł na tranzystory RibbonFET, czyli typu „gate-all-around”. Technologia ta miała zapewnić szybsze przełączanie tranzystorów przy jednoczesnym zastosowaniem tego samego napięcia. W 2021 r. RibbonFET po raz pierwszy wprowadził Intel. Jednak problemy Samsunga z technologią 3 nm i wdrożenie 3 nm przez TSMC świadczy, że jednak technologią FinFET nie osiągnęła jeszcze kresu swoich możliwości rozwojowych.
RibbonFET mają być przez TSMC wprowadzane dopiero przy konstrukcji chipów 2 nm, które jak przyznają laboratoria badawcze i wytwórcy chipów, są „wielkim wyzwaniem” i być może nie powstaną przed 2027 r. TSMC jednak już prowadzi prace badawcze w parkach naukowych Hsinchu i Central Taiwan.
Problemem w produkcji zaawansowanych komponentów komputerowych staje się coraz bardziej polityka. Zwłaszcza dla Tajwanu ze względu na szybko pogarszające się stosunki pomiędzy Stanami Zjednoczonymi a Chinami. Kłopoty tajwańskich firm, także dla TSMC, produkujących w Chinach kontynentalnych spowodowane zostały przez praktyczne embargo na produkcję i rozwój układów scalonych w Chinach oraz nową amerykańską ustawę Chip and Science Act. TSMC musi więc wrócić z produkcją na Tajwan, gdzie koszty są wyższe.
„TSMC utrzymuje pozycję lidera technologicznego, jednocześnie inwestując znaczne środki na Tajwanie (…), podejmujemy konkretne działania w celu opracowania zaawansowanej technologii i zwiększenia mocy produkcyjnych na Tajwanie” — stwierdził w oświadczeniu o uruchomieniu produkcji chipów 3 nm, prezes TSMC Mark Liu.
Tajwańska firma w związku z „niestabilnością polityki światowej” poszukała też nowych centrów produkcyjnych poza Azją. Podczas targów branżowych w grudniu jej dyrektor generalny CC Wei narzekał, że konflikt geopolityczny stworzył środowisko, w którym firma nie może już sprzedawać swoich produktów na całym świecie, zaś w końcu listopada założyciel TSMC, Morris Chang, ogłosił, że globalizacja „jest prawie martwa”.
Kierownictwo TSMC szybko jednak wyciągnęło wnioski z nowej sytuacji geopolitycznej. Na początku tego miesiąca TSMC potwierdziło, że zbuduje drugą amerykańską fabrykę w Phoenix w Arizonie, która będzie produkować chipy 3 nm. Produkcja będzie uruchomiona w 2026 r. Pierwsza amerykańska fabryka firmy, której budowę ogłoszono w 2020 r., ma zostać uruchomiona w 2024 r. i produkować chipy 4 nm.
Trzecia fabryka, według nieoficjalnych informacji, powstanie w Europie. Tajwańczycy biorą pod uwagę region Drezna, wtedy zakład ten zostałby uruchomiony wraz z drugą fabryką w USA. Jednak najnowocześniejsze chipy nadal będą produkowane tylko na Tajwanie. Fabryki w USA zaczną produkować chipy 4 nm w 2 lata po fabrykach na Tajwanie, zaś 3 nm – trzy lata po tajwańskich zakładach. Możliwe, że fabryka w Europie i druga fabryka w USA wdrożą technologię 2 nm, jeśli powstanie ona w miarę szybko.
