در اوایل ماه جاری اخبار جدیدی پیرامون فناوری CoWos کمپانی TSMC و فعالیت خطوط تولید تراشه‌های 5 نانومتری این شرکت با ظرفیت کامل منتشر شد. همچنین دیروز اعلام شد که کمپانی‌های AMD و انویدیا تمامی ظرفیت مازاد تولیدشان را برای توسعه CPUها و GPUهای نسل آینده خریداری نموده‌اند. بعلاوه شرکت‌های مذکور در زمینه توسعه فرآیند 3 نانومتری نیز به پیشرفت‌هایی دست یافته‌اند. البته متاسفانه در این حوزه کار زیادی انجام نشده است؛ چرا که با شیوع فراگیر بیماری کووید 19 در مقطع کنونی بسیاری از ابزارهای مهم قابل دسترس نبوده یا تهیه آن‌ها بسیار دشوار است. در حال حاضر دستیابی به فرآیند تولید 3 نانومتری نیز کاری بسیار بزرگ به‌شمار می‌رود. اما وبسایت DigiTimes ضمن برگزاری جلسه اخیر سهام‌داران دریافت که کمپانی TSMC قصد دارد تا فرآیند توسعه لیتوگرافی 2 نانومتری را آغاز نماید.

TSMC برای کلیه محصولات خود مشتریان بزرگی را در اختیار دارد و در مسیر توسعه تراشه‌های نسل آینده با سرعت هرچه تمام‌تر به پیش می‌رود

جزئیات اعلام شده در خصوص این فرآیند به اندازه‌ای محدود است که اکنون صرفا می‌دانیم کمپانی TSMC فرآیند توسعه لیتوگرافی 2 نانومتری را آغاز نموده است. با این‌حال می‌توان اطمینان داشت که تراشه‌های 2 نانومتری از سرعت و بهره‌وری بسیار بالاتری در مقایسه با انواع کنونی برخوردار خواهند بود. پیشرفته‌ترین تراشه‌های فعلی بر پایه لیتوگرافی 5 نانومتری EUV طراحی شده و در ساخت آن‌ها از فناوری مشابه با نمونه به‌کارگیری شده توسط سامسونگ استفاده شده است. بر اساس گزارش وبسایت DigiTimes کمپانی TSMC پیش‌‌بینی کرده که 10 درصد درآمدهای این تولیدکننده طی سال جاری از طریق ساخت تراشه‌های 5 نانومتری تامین شود.

در حال حاضر بخش عمده‌ای از درآمدهای کمپانی با تولید تراشه‌های 7 نانومتری تامین می‌شود. در حال حاضر شرکت AMD سفارش تولید تعداد قابل‌توجهی از  پردازنده‌های سری Ryzen 3000 و پردازنده‌های گرافیکی سری Navi را به TSMC ارائه نموده است. مشتریانی نظیر اپل نیز تولید بخشی از تراشه‌های خود را به TSMC محول نموده‌اند. غیبت هواوی در فهرست مشتریان کمپانی تایوانی یک موضوع جالب‌توجه قلمداد می‌شود. به منظور حل این مشکل، غول چینی سفارشات نیمه‌هادی خود را از کمپانی SMIC دریافت می‌کند. بر اساس پیش‌بینی کارشناسان، تولید انبوه تراشه‌های 3 نانومتری در سال 2022 آغاز خواهد شد؛ لذا تا آن موقع هنوز زمان زیادی باقی‌مانده است. اما می‌توان امیدوار بود که این انتظار طولانی نهایتا به ارتقاء چشمگیر کارآیی و بهره‌وری تراشه‌ها منجر شود.

به‌طور کلی TSMC برای کلیه محصولات خود مشتریان بزرگی نظیر AMD، انویدیا و اپل را در اختیار دارد. این کمپانی تایوانی دارای چندین خط تولید است که با تمام ظرفیت خود فعالیت می‌کنند. از مهم‌ترین خطوط تولید TSMC می‌توان به خط مونتاژ CoWos و خطوط تولید CPU و GPUهای نسل آینده AMD و انویدیا اشاره کرد.

نوشته TSMC فرآیند توسعه تراشه‌هایی با لیتوگرافی 2 نانومتری را آغاز نموده است اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

شرکت کره‌ای سامسونگ و کمپانی تایوانی تولیدکننده نیمه‌هادی موسوم به TSMC دو برند برتر دنیا در زمینه صنعت نیمه‌هادی‌ها به‌شمار می‌روند. TSMC بزرگ‌ترین تولیدکننده مستقل نیمه‌هادی در جهان است؛ چرا که این شرکت تایوانی مسئولیت تولید تراشه برای کمپانی‌هایی نظیر اپل و هواوی را بر عهده دارد. این کمپانی‌ها قطعات موردنیاز خود را شخصا طراحی می‌کنند؛ اما تجهیزات لازم برای تولید آ‌ن‌ها را در اختیار ندارند. ظاهرا قرار است در ماه آوریل، شرکت TSMC میزبان یک کنفرانس مطبوعاتی باشد. بر اساس پیش‌بینی‌ها در جریان این رویداد TSMC به جزئیات بیش‌تری پیرامون نقشه راه تولید تراشه‌های 3 نانومتری اشاره خواهد کرد.

شماره فرآیند، توصیف‌کننده تعداد ترانزیستورهایی است که درون یک مدار یکپارچه قرار می‌گیرند. کوچک‌تر شدن شماره فرآیند به‌معنای افزایش تعداد ترانزیستورهای تعبیه شده درون یک تراشه است. به‌عنوان مثال تراشه 7 نانومتری کایرین 990 5G توسط واحد های‌سیلیکون هواوی طراحی و سپس توسط کمپانی TSMC تولید شد. این تراشه دارای بیش از 10.9 میلیارد ترانزیستور است. استفاده از ترانزیستورهای بیش‌تر درون یک تراشه به‌معنای افزایش توان پردازشی و میزان بهره‌وری انرژی آن است. تراشه 5 نانومتری A14 بایونیک اپل ظاهرا مجهز به 15 میلیارد ترانزیستور خواهد بود. با آغاز 6 ماهه دوم سال جاری، TSMC تولید تراشه‌های 5 نانومتری را آغاز خواهد کرد. بر اساس پیش‌بینی‌ها تراشه A14 بایونیک اپل و تراشه پرچم‌دار آینده هواوی (احتمالا با نام کایرین 1020) نخستین چیپست‌های تولید شده با استفاده از فرآیند 5 نانومتری به‌شمار خواهند رفت.

تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در تراشه‌های 3 نانومتری نیز قابل پیش‌بینی خواهد بود. در حال حاضر تنها کمپانی‌های سامسونگ و TSMC نقشه راه تولید چنین تراشه‌هایی را در اختیار دارند. به گفته وب‌سایت MyDrivers، در جریان مجمع صنایع نیمه‌هادی سامسونگ که سال گذشته در کشور ژاپن برگزار شد؛ این کمپانی اعلام کرد که کارآیی تراشه‌های 3 نانومتری در مقایسه با انواع 7 نانومتری (همانند تراشه اگزینوس 990 به‌کارگیری شده در ورژن اروپایی سری گلکسی S20 در کشورهای اروپایی) 35 درصد ارتقاء یافته و میزان مصرف انرژی در آن‌ها نیز 50 درصد کاهش پیدا می‌کند. سامسونگ امیدوار است که در عرصه تولید تراشه‌های 3 نانومتری به بزرگ‌ترین کمپانی سازنده نیمه‌هادی در جهان تبدیل شود. سامسونگ ادعا می‌کند که به‌زودی و طی سال آینده قادر به آغاز تولید انبوه تراشه‌های 3 نانومتری خواهد بود. TSMC نیز برای راه‌اندازی کارخانه‌ای جهت تولید تراشه‌های 3 نانومتری، مبلغی معادل 19.5 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری نموده است. فرآیند احداث این کارخانه طی سال جاری آغاز خواهد شد.

سامسونگ به منظور تولید تراشه‌های 3 نانومتری از به‌کارگیری ترانزیستورهای FinFET صرف‌نظر می‌کند

سامسونگ برای دستیابی به فرآیند تولید 3 نانومتری از به‌کارگیری ترانزیستورهای FinFET صرف‌نظر نموده و در عوض به منظور بهبود عملکرد ترانزیستورها از فناوری MBCFET (Multi-Bridge Channel Field Effect Tube) استفاده می‌کند. این فناوری با فرآیند تولید FinFET نیز سازگاری دارد؛ موضوعی که حرکت سامسونگ به سوی تولید تراشه‌های 3 نانومتری را سریع‌تر و آسان‌تر خواهد کرد. TSMC هنوز در خصوص ادامه روند استفاده از ترانزیستورهای FinFET یا الگوبرداری از سامسونگ و به‌کارگیری ترانزیستورهای GAA (Gate-All-Around) تصمیم نگرفته است.

سامسونگ در حال کنار گذاشتن ترانزیستورهای FinFET و استفاده از انواع GAA جهت دستیابی به فرآیند تولید 3 نانومتری است

بدین‌ترتیب ظاهرا ادامه حیات قانون مور در معرض خطر قرار دارد. بر اساس مشاهدات اولیه گوردون مور؛ بنیان‌گذار شرکت اینتل، تعداد تراشه‌های موجود درون یک مدار یکپارچه هر ساله 2 برابر می‌شود. در سال 1975 و 10 سال پس از طرح نظریه اولیه، آقای مور قانون پیشین را مورد بازنگری قرار داد و اعلام کرد که تعداد ترانزیستورهای به‌کارگیری شده درون یک مدار یکپارچه هر 2 سال یکبار 2 برابر می‌شود.

طی سالیان گذشته، تحلیل‌گران حوزه فناوری همواره خواهان مرگ قانون مور بوده‌اند؛ اما TSMC و سامسونگ با استفاده از فناوری‌هایی نظیر لیتوگرافی ماوراءبنفش بی‌نهایت آن‌را زنده نگاه داشته‌اند. سامسونگ به منظور علامت‌گذاری دقیق‌تر الگوها روی ویفر سیلیکونی از نور ماوراءبنفش استفاده می‌کند. از آ‌ن‌جا که این الگوها موقعیت قرارگیری ترانزیستورها درون تراشه را مشخص می‌کنند؛ لذا علامت‌گذاری دقیق‌تر این الگوها امکان استقرار ترانزیستورهای بیش‌تر درون نیمه‌هادی را فراهم خواهد کرد. برای روشن شدن پیشرفت‌های به‌دست آمده در زمینه صنعت نیمه‌هادی‌ها طی سالیان گذشته جالب است بدانید که نخستین تراشه بومی طراحی شده توسط اپل، A4 نام داشت. این تراشه با استفاده از فرآیند 45 نانومتری تولید شد و در نخستین نسل آی‌پد و گوشی آی‌فون 4 مورد بهره‌برداری قرار گرفت. این در حالیست که تراشه سال 2020 اپل موسوم به A14 بایونیک با استفاده از فرآیند 5 نانومتری تولید خواهد شد.

با برگزاری کنفرانس مطبوعاتی TSMC در ماه آوریل سال جاری، ابعاد بیش‌تری از فرآیند 3 نانومتری روشن خواهد شد. کمپانی تایوانی در جریان این رویداد احتمالا پیرامون نقشه راه تولید تراشه‌های 3 نانومتری، 2 نانومتری و حتی مقیاس‌های پایین‌تر توضیحاتی را ارایه خواهد داد.

نوشته رقابت میان کمپانی‌های سامسونگ و TSMC به تولید اسمارت‌فون‌های قدرتمندتر کمک خواهد کرد اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

تراشه‌های قدرتمندی نظیر اسنپ‌دراگون 855 کوالکام، A13 بایونیک اپل و های‌سیلیکون کایرین 990 هواوی، همگی دارای یک وجه اشتراک هستند. این 3 تراشه به‌ترتیب توسط کمپانی‌های کوالکام، اپل و هواوی طراحی شده‌اند؛ اما در واقع تولید تمامی آن‌ها توسط یک کمپانی تایوانی سازنده نیمه‌هادی با نام TSMC انجام شده است. این کمپانی بزرگ‌ترین تولیدکننده مستقل نیمه‌هادی‌ها در جهان به‌شمار می‌رود. هر 3 تراشه فوق با استفاده از اشکال مختلف فرآیند 7 نانومتری TSMC تولید شده‌اند. این رقم بیانگر تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در مدارات یکپارچه است. کاهش رقم فرآیند به‌معنای افزایش تعداد ترانزیستورهای به‌کارگیری شده در یک تراشه و نهایتا ارتقاء توان پردازشی و بهره‌وری انرژی آن خواهد بود. تعداد ترانزیستورهای موجود در این تراشه‌ها فراتر از حد تصور شما خواهد بود. ورژنی از تراشه کایرین 990 مجهز به مودم 5G یکپارچه دارای بیش از 10.3 میلیارد ترانزیستور است.

اکنون سال‌هاست که شماره فرآیند، سیری نزولی را طی می‌کند. پیش‌تر در دهه 1960، گوردون مور؛ موسس شرکت اینتل متوجه شد که تعداد ترانزیستورهای موجود در تراشه‌ها هر ساله 2 برابر شده است. در دهه 1970 این پدیده تحت‌عنوان قانون مور مورد بازبینی قرار گرفت. تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در تراشه‌های فوق نیز هر ساله 2 برابر می‌شود. تولید چنین تراشه‌هایی بسیار دشوار است؛ اما TSMC قصد دارد که تا سال آینده، فرآیند تولید تراشه‌های 5 نانومتری را آغاز نماید. سامسونگ نیز یک واحد تولیدکننده تراشه را راه‌اندازی نموده و سال آینده فرآیند ساخت تراشه‌های 5 نانومتری را آغاز خواهد کرد. اما در اوایل سال آینده، سامسونگ برای ساخت پلتفرم موبایلی معرفی نشده اسنپ‌دراگون 865 از خطوط تولید با فناوری 7 نانومتری EUV خود بهره خواهد برد. EUV مخفف لیتوگرافی ماوراءبنفش بی‌نهایت است. این فناوری امکان نشانه‌گذاری دقیق‌تر مدار تراشه و استقرار ترانزیستورهای بیش‌تر درون آن را فراهم می‌کند.

در سال 2021، پلتفرم موبایلی اسنپ‌دراگون 875 توسط کمپانی TSMC تولید شده و به احتمال فراوان نخستین تراشه 5 نانومتری به‌کارگیری شده در هندست‌های اندرویدی به‌شمار خواهد رفت. تولید تراشه A14 اپل توسط TSMC و با استفاده از فرآیند 5 نانومتری این شرکت نیز امری کاملا محتمل است. بایستی خاطرنشان کرد که آی‌فون‌های سال 2020 تا اواخر 3 ماهه سوم سال آینده معرفی نخواهند شد. با تکمیل هر 3 فاز خطوط تولید Fab 18 کمپانی TSMC تا سال 2021، هر ماهه 1 میلیون مدار ویفر به تراشه‌های 5 نانومتری تبدیل خواهند شد.

اینتل به‌دنبال پیشتازی مجدد در زمینه جدیدترین فرآیندهای تولیدی است

اما پس از تولید تراشه‌های 5 نانومتری چه اتفاقاتی روی خواهند داد؟ بر اساس شایعات پیشین، TSMC و سامسونگ به‌دنبال تولید تراشه‌های 3 نانومتری هستند. ظاهرا قانون مور هنوز باطل نشده است. وب‌سایت ITHome گزارش می‌دهد که فرآیند ساخت خطوط مونتاژ موردنیاز TSMC برای تولید تراشه‌های 3 نانومتری از هم‌اکنون آغاز شده است. این کمپانی تایوانی، تولید تراشه‌های 3 نانومتری را در سال 2023 شروع خواهد کرد. این مجموعه در فضایی با وسعت بیش از 74 هکتار و در محوطه پارک علم و فناوری تایوان‌جنوبی بنا خواهد شد. بر اساس گزارشات، ساخت خطوط تولید توسط TSMC حدودا 19.5 میلیارد دلار هزینه خواهد داشت. C.C.Wei؛ مدیرعامل TSMC در اوایل سال 2019 اعلام کرد که پروژه توسعه خطوط تولید تراشه‌های 3 نانومتری، بدون مشکل و طبق برنامه به پیش می‌رود. سامسونگ نیز به‌نوبه‌خود قصد دارد که در بازه زمانی سال‌های 2021 تا 2022، تولید تراشه‌های 3 نانومتری با استفاده از معماری نسل آینده GAA (گیت همه‌منظوره) خود را آغاز نماید. بر اساس اظهارات وب‌سایت Tom’s Hardware، چگالی ترانزیستور در تراشه‌های سامسونگ به اندازه تراشه‌های 3 نانومتری تولید شده توسط TSMC بالا نخواهد بود. این پدیده بدان معناست که تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در تراشه‌های سامسونگی در مقایسه با چیپست‌های ساخت TSMC به‌مراتب کم‌تر خواهد بود.

بر اساس گزارشات، TSMC برای پیاده‌سازی خطوط تولید تراشه‌های 3 نانومتری حدودا 19.5 میلیارد دلار هزینه کرده است

اینتل اخیرا از تصمیم خود برای تبدیل شدن به کمپانی پیشتاز در زمینه ارائه فرآیندهای تولید خبر داد. این در حالیست که اینتل اخیرا تولید پردازنده‌های موبایلی 10 نانومتری Ice Lake-U را آغاز نموده است.

Bob Swan؛ مدیرعامل اینتل می‌گوید: “با مراجعه به گذشته و بررسی تحولات 2 تا 2.5 سال اخیر متوجه خواهیم شد که اینتل، روال معرفی فرآیندهای تولیدی جدید را تسریع نموده است. تیم‌های مهندسی طراحی و فناوری فرآیند در اینتل از طریق همکاری نزدیک با یکدیگر تلاش می‌کنند تا پیچیدگی‌های طراحی فرآیند را تسهیل کرده و میان فاکتورهای زمان‌بندی، کارآیی، قدرت و هزینه نوعی توازن را ایجاد نمایند.”

چنین پدیده‌ای حقیقتا مستلزم جبران زمانی است که هنگام مواجهه اینتل با مشکلات فرآیند 10 نانومتری تلف شده بود. در حال حاضر اینتل احتمالا با فاصله زمانی 1 سال یا کمی بیش‌تر در پشت سر کمپانی‌های TSMC و سامسونگ حرکت می‌کند. برای مقایسه جالب است بدانید که پلتفرم موبایلی اسنپ‌دراگون 845 در سال 2018 با استفاده از فرآیند 10 نانومتری تولید شد.

اگرچه در مقطعی از زمان، فرآیند 5 نانومتری به‌عنوان پایان راه قانون مور قلمداد می‌شد؛ اما اکنون به‌نظر می‌رسد که چنین سناریویی تحقق نخواهد یافت. بر اساس برخی گزارشات، TSMC به منظور افزایش تعداد ترانزیستورهای به‌کارگیری شده در تراشه‌ها قصد دارد آن‌ها را درساختاری پشته‌ای و با چیدمان عمودی مورد استفاده قرار دهد. بعلاوه مطالعات دوره‌ای جهت یافتن مواداولیه موردنیاز برای تولید تراشه‌های آینده نیز در دست اقدام هستند.

نوشته برنامه TSMC برای تولید تراشه‌های 3 نانومتری در آینده نزدیک! اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.