iPhone وAndroid: تعمل TSMC وSamsung بالفعل على شرائح 2 نانومتر أكثر استقلالية وقوة

تعمل TSMC وSamsung، أكبر مؤسستين على هذا الكوكب، بالفعل على الأجيال القادمة من شرائح الهواتف الذكية التي تعمل بنظام iPhone وAndroid. مع الانتقال إلى 3 نانومتر وفي النهاية إلى 2 نانومتر. يكفي لتقليل استهلاك الطاقة للمكون بشكل كبير مع جعله أكثر قوة.

لأول مرة يمكن لعامة الناس الشراءiPhone 12 مزود بشريحة 5 نانومتر. تعد دقة النقش أمرًا ضروريًا في صناعة الأجهزة المحمولة، لأنها تسمح بذلكتناسب عددًا أكبر بكثير من الترانزستورات في مساحة أصغر مع تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير. ومع ذلك، فإن شركة أبل، مثل العديد من العلامات التجارية، ليس لديها مسبك خاص بها.

ولذلك يدعو قادة هذا القطاع، ولا سيما TSMC منذ أجيال قليلة الآن.وبالتالي فإن شريحة A14 Bionic الجديدة تتضمن 11.8 مليار ترانزستورمقابل 8.5 مليار شريحة A13 Bionic لجهاز iPhone 11. بالطبع يمكننا الاعتراض على أن Apple ليست وحدها في مجال 5 نانومتر: لقد كشفت Huawei للتو عن هاتفها الجديدMate 40 وMate 40 Pro، مع شريحة Kirin 9000 الجديدة محفورة أيضًا بتقنية 5 نانومتروالذي يحتوي على عدد أكبر من الترانزستورات. لكنوفي حالة هواوي، فإن الوضع معقد بسبب العقوبات الأمريكية.

لا يتمكن سوى عدد قليل من المؤسسين من الوصول إلى المعدات الأساسية لحرق الرقائق بدقة تصنيع 5 نانومتر وما بعدها

لم تعد شركة TSMC والمسابك المنافسة قادرة على إمداد الشركة المصنعةفي المكونات منذ ذلك الحينعقوبات أميركية جديدةدخلت حيز التنفيذ. هذه العقوباتمنع الشركات التي تستخدم الملكية الفكرية الأمريكية من تزويد هواوي بالمكوناتدون الحصول على موافقة مسبقة من وزارة التجارة. التفويض الذي لم تحصل عليه TSMC لشركة Huawei. وبالتالي، من بين 15 مليون شريحة Kirin 9000 التي طلبتها الشركة المصنعة الصينية،يمكن تسليم 8 ملايين فقط بالفعل.

وهذا من شأنه أن يحد بشدة من مبيعات هواوي على المدى القصير والمتوسط. خاصة وأن هواوي لم يكن لديهاتخطط لاستخدام Kirin 9000 فقط على Mate 40– ولكن أيضًا في حلول شبكات 5G وابن الهاتف الذكي مرن Mate X2.ومن المتوقع أن ينضم لاعب واحد فقط إلى نادي 5 نانومتر في العام المقبل: سامسونج مع شريحة Exynos القادمةوSnapdragon 875 الذي يجب أن ينقش عليه Qualcomm. أو،تعمل Samsung وTSMC بالفعل مع الشركة المصنعة للمعدات الهولندية ASML على النقش بدقة 3 نانومتر و2 نانومتر.

فرصة للتعمق في الزيادة في براعة النقش، وكذلكالدور المركزي لمصنعي المعدات مثل ASML في تقديم شرائح أكثر كفاءة من أي وقت مضى. وبالمناسبة، كانت شركة هواوي تبحث عن بدائل منذ بداية الحرب التجارية لتجنب اختفاء إمداداتها من الرقائق عالية الأداء.لدى الصين مؤسس وطني، SMIC، لكن عمليات النقش لديها لا تزال متخلفة عن المنافسة (14 نانومتر وقريباً 7 نانومتر)..

تتضاعف الابتكارات مع الوصول إلى الحدود الأساسية

وهذا هو الحال على وجه التحديد لأن الشركات المصنعة للمعدات مثل ASML لم يعد لها الحق في تزويد هؤلاء اللاعبين بأحدث الآلات. كلما قلت دقة النقش، كلما دفعنا حدود ما هو ممكن تقنيا، خاصة مع ظهور تأثيرات غريبة.لذلك من الضروري اعتماد نصائح أكثر تعقيدًا للحفاظ على دقة النقش الثابتة، وتجنب آثار التسربات الحالية، أو الاضطرابات التي تحدث بعد عتبة معينة.. بالنسبة إلى 5 نانومتر، كان من الضروري تطوير عملية الطباعة الحجرية للأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV).

افهم أن الطبقات المختلفة محفورة على رقائق السيليكون ذات أطوال موجية قصيرة بشكل خاص. الكما تم تكييف تصميم بوابات الترانزستورلتجنب التأثيرات الكمومية التي تسيطر على هذا النطاق (نحن نتحدث عن العناصر التي لا يزيد عرضها عن عدد قليل من الذرات). ومع ذلك، لتحقيق مكاسب أداء أكبر من أي وقت مضى،تهتم TSMC وASML والمسابك الأخرى مثل Samsung أيضًا بزيادة عدد طبقات المكونات في كل قالب.

تتيح هذه الطبقات إنشاء مكونات أكثر تعقيدًا، وهو أمر ضروري في هذه المقاييس. مع جعل تصميم الشريحة أكثر تعقيدًا. حتى الآن،تستخدم TSMC حاليًا عملية 5 نانومتر التي تسمح بحفر ما يصل إلى 14 طبقة على نفس المكون. يجب أن يؤدي الانتقال إلى 3 نانومتر وحده إلى تحقيق أزادت الطاقة بنسبة 15% وانخفض استهلاك الطاقة بنسبة 30% عند مستوى متساوٍ من التعقيد وعدد الترانزستورات.

ولكن من الممكن بلا شك أن نفعل ما هو أفضل: تعمل ASML على تطوير التكنولوجيا التي ستجعل من الممكن القيام بذلكحرق ما يصل إلى 20 طبقة على نفس القالب في 3 نانومتر. تقدم يجب أن يفيد كلاً من SoCs للهواتف الذكية وشرائح ذاكرة DRAM. مع 3 نانومتر، ستختار TSMC ما يسمى بتصميم ترانزستور FinFET: وهي في الواقع ترانزستورات ذات بوابتين. يأتي اسم FinFET من شكل مناطق معينة من المكون والتي تشكل نوعًا من الصفائح على سطح القالب. وهذا يجعل من الممكن زيادة التردد، مع زيادة كثافة المكونات.

للانتقال إلى 2 نانومتر، سوف يقوم TSMC بتغيير تصميم الترانزستورات للتحول إلى تقنية GAAFET(البوابة في كل مكان)التي طورتها سامسونج بالتوازي مع تقنية MBCFET لتتجاوز 3 نانومتر. ينبغي لنا أن نرى ابتكارات مثيرة في السنوات المقبلة ونحن نقترب من الحدود الأساسية لحفر السيليكون. بينما ربما في انتظار إيجاد البدائل.

مصدر :PhoneArena