مع الافراج عن Apple iPhone 12 و iPhone 12 Pro و iPad Air (2020) ، يشهد المستهلكون في جميع أنحاء العالم مجموعة شرائح 5 نانومتر لأول مرة. شريحة A14 Bionic SoC من Apple، من صنع TSMC ، يحتوي على 11.8 مليار ترانزستور في معالج واحد. كمية هائلة ، حتى لو قارنت ذلك بـ 8.5 مليار ترانزستور من سابقتها ، A13 Bionic. لكن الشركات المصنعة تتطلع بالفعل إلى أبعد من ذلك.
Apple ليست الشركة التقنية الوحيدة التي تستخدم رقائق 5 نانومتر. على سبيل المثال ، تستخدم Huawei معالج Kirin 9000 بتقنية 5 نانومتر لأفضل طرازات هواتفها الذكية ومحطات شبكة 5G الأساسية (إلى أن تضع وزارة التجارة الأمريكية حدًا لذلك). في العام المقبل ، ستطلق Samsung أيضًا شريحتي Exynos 5nm ، بينما ستنضم Qualcomm إلى النادي مع Snapdragon 875.
Apple تستخدم حاليًا شريحة 7nm من Qualcomm لاتصالات 5G الخاصة بها ، ولكن هذا أيضًا سينتقل إلى 5nm في الجيل التالي. لذلك في العام المقبل يمكننا أن نتوقع أجهزة iPhone أسرع مرة أخرى. لأن الشركات المصنعة تعمل بالفعل على الجيل التالي من الرقائق.
تتطلع TSMC و ASML إلى رقائق 3 نانومتر و 2 نانومتر
تعد مجموعة الشرائح 5 نانومتر الآن كريم المحصول ، وهي أسرع وأفضل وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة من سابقاتها. لكن شركات مثل TSMC و ASML و Samsung ليس لديها الوقت الكافي للتغلب على مكوناتها ذات 5 نانومتر. هذا لأنهم مشغولون بالفعل بالعمل على الجيل التالي من الرقائق ، التي تعمل بمعالجة 3 نانومتر. في وقت مبكر من عام 1965 ، أشار جوردون مور ، أحد مؤسسي شركة إنتل ، إلى أن كثافة الترانزستور على الشريحة تتضاعف كل عام. وقد راجع ذلك لاحقًا لمضاعفة كثافة الترانزستور كل عامين. لذلك لم يتبق سوى القليل من الوقت للاحتفال بمرور 5 نانومتر.
إحدى الأدوات التي تم تطويرها للحفاظ على قانون مور هي الطباعة الحجرية فوق البنفسجية الشديدة (EUV). تُستخدم الطباعة الحجرية لطباعة الدوائر على شرائح رقيقة من السيليكون. عندما تفكر في حجم رقاقة ومليارات الترانزستورات التي يجب وضعها عليها ، فإنك تدرك أن العلامات الرفيعة للغاية يجب أن تُصنع في شريحة. يستخدم EUV الأشعة فوق البنفسجية لجعل ذلك ممكنًا. يمكن أن تستخدم العقدة N5 التي يعمل معها TSMC 5 نانومتر لما يصل إلى 14 طبقة. يمكن أن تؤدي عملية العقدة 3nm إلى زيادة في السرعة بنسبة 15٪ مع نفس عدد الترانزستورات مثل 5nm وتستهلك طاقة أقل بنسبة تصل إلى 30٪ (بنفس سرعات الساعة وتعقيدها).
تقول شركة الطباعة الحجرية الهولندية ASML إنه يمكن استخدام الطباعة الحجرية بدقة 3 نانومتر على أكثر من 20 طبقة. يقول بيتر وينينك ، الرئيس التنفيذي للشركة:
أنماط مفردة ومزدوجة
عندما لا ينتج تعريض ضوئي ليثوغرافي منفرد طباعة ذات دقة وضوح كافية ، يتم استخدام تعريضات بنقش مزدوج. يتم استخدام هذه العملية أيضًا من قبل الشركات المصنعة لشرائح الذاكرة (RAM و NAND). هذه الحدة هي عقبة يجب التغلب عليها عند التحرك نحو 2 نانومتر. لأنه يمكنك أن تتخيل أن الأنماط المزدوجة تحتاج أيضًا إلى مساحة أكبر من الأنماط الفردية.
تخطط TSMC لاستخدام ترانزستورات FinFET مرة أخرى لعملية 3 نانومتر قبل التبديل إلى GAAFET (بوابة في كل مكان) على رقائق 2 نانومتر. على عكس FinFET ، الذي لا يحيط بقناة من جميع الجوانب ، يحيط GAA بقناة بها بوابة. الطريقة الأخيرة تجعل تيار التسرب يكاد يكون مهملاً.
الحرب التجارية الأمريكية مع الصين
يقول وينينك إن الشركة يجب أن تتبع قواعد وزارة التجارة الأمريكية عندما يتعلق الأمر بشحن أنظمة الطباعة الحجرية إلى الصين. هذا يعني أن صانعي الرقائق الصينيين ، إذا كان الأمر متروكًا للحكومة الأمريكية ، لن يكونوا قادرين على استخدام التقنيات الهولندية في الوقت الحالي لصنع رقائق بقدرة 5 نانومتر ، ناهيك عن 3 و 2 نانومتر. TSMC هي شركة تايوانية وبالتالي يمكنها استخدام أحدث التقنيات.
الرد على المقال:
معالج A14 بسرعة 5 نانومتر؟ حتى 2 نانومتر ، إذا كان الأمر متروكًا لـ TSMC و ASML الهولندي
