Taiwanský technologický gigant TSMC opäť potvrdil svoju neohrozenú pozíciu lídra v polovodičovom priemysle. Spoločnosť, ktorá je najväčším nezávislým výrobcom čipov na svete, oficiálne a v súlade s pôvodným harmonogramom spustila vo štvrtom štvrťroku tohto roka masovú výrobu využívajúcu prelomový 2-nanometrový proces, označovaný ako N2, píše server DSL.sk.
Táto správa predstavuje začiatok novej éry v miniaturizácii elektroniky. Prechod na tento výrobný proces nie je len o zmenšovaní rozmerov, ale aj o nasadení nových technológií.
Proces N2 totiž oveľa intenzívnejšie využíva extrémne ultrafialovú litografiu (EUV) a predovšetkým prechádza na architektúru tranzistorov GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor). Táto technológia, postavená na báze takzvaných nanosheetov, nahrádza starší dizajn FinFET a umožňuje lepšiu kontrolu toku elektrónov, čo je kľúčové pre zvyšovanie efektivity a výkonu.
Vyšší výkon alebo dlhšia výdrž?
Čísla, ktoré nová technológia prináša, vyzerajú sľubne. V porovnaní s vylepšeným 3-nanometrovým procesom N3E má generácia N2 priniesť zvýšenie rýchlosti čipov o 10 až 15 percent, ak sa zachová rovnaká úroveň spotreby energie. Ešte zaujímavejší je však pohľad na energetickú efektivitu.
Pri zachovaní rovnakého výkonu dokáže nový čip znížiť spotrebu o úctyhodných 25 až 30 percent, čo by mohlo znamenať výrazne dlhšiu výdrž batérie v budúcich smartfónoch a notebookoch. Okrem toho sa hustota tranzistorov na čipe zvýši o 15 percent, čo umožní vtesnať viac výpočtovej sily do rovnako veľkého puzdra. Zatiaľ ostáva tajomstvom, pre ktorého konkrétneho klienta schádzajú prvé 2-nm čipy z výrobných liniek.
Pri predchádzajúcej generácii N3, ktorej masová výroba odštartovala koncom roka 2022, bol prvým veľkým zákazníkom Apple so svojimi ARM procesormi, a očakáva sa, že aj tentoraz bude medzi prvými záujemcami.
Súboj titánov pokračuje
TSMC si udržuje technologický náskok, ktorý získalo najmä po tom, čo konkurenčný Intel v minulosti zaváhal pri prechode na 10 a 7-nanometrové technológie. Taiwanci však neplánujú spomaliť a podľa starších informácií už na druhú polovicu roka 2026 chystajú nasadenie ďalšej generácie procesu s označením A16.
Konkurencia však nespí. Intel sa snaží získať stratenú prestíž späť a v uplynulých mesiacoch taktiež odštartoval masovú výrobu svojím novým procesom 18A. Ten má priniesť zásadné vylepšenia oproti procesu Intel 3 a predstavuje priamu výzvu pre dominanciu TSMC na trhu špičkových čipov.
Čo presne určuje výrobný proces?
Keď technologické firmy a výrobcovia smartfónov s hrdosťou oznamujú prechod na nový výrobný proces, či už je to 5, 3 alebo najnovšie 2 nanometre, v podstate hovoria o miere miniaturizácie mozgu vášho zariadenia. Výrobný proces označuje technologickú precíznosť, s akou sú vyrábané tranzistory.
Základné stavebné kamene každého čipu, ktoré fungujú ako miniatúrne vypínače prepúšťajúce elektrický prúd. Číslo v názve procesu, vyjadrené v nanometroch, historicky odkazovalo na fyzickú veľkosť najmenších súčastí tranzistora, no dnes už ide skôr o marketingové označenie technologickej generácie a hustoty, s akou dokážu inžinieri tieto súčiastky na kremíkovú doštičku naukladať.
Pre lepšiu predstavu, jeden nanometer je miliardtina metra a priemerný ľudský vlas má hrúbku približne 80 000 až 100 000 nanometrov. Bavíme sa teda o inžinierstve na úrovni atómov, kde je cieľom vtesnať miliardy tranzistorov na plochu veľkosti nechtu.
Zmenšovanie výrobného procesu má dva kľúčové dopady, ktoré idú ruka v ruke, teda výkon a efektivitu. Čím je proces pokročilejší (číslo je menšie), tým sú tranzistory menšie a tým viac sa ich zmestí na čip. Viac tranzistorov znamená vyšší výpočtový výkon, pretože procesor dokáže spracovať viac operácií súčasne.
Ešte dôležitejším faktorom pre moderné smartfóny je však energetická efektivita. V menšom čipe sú tranzistory bližšie pri sebe, čo znamená, že elektróny musia prekonávať kratšie vzdialenosti. To vedie k menšiemu odporu a nižším stratám energie vo forme tepla. Menší tranzistor zároveň potrebuje na svoje prepnutie menej elektrickej energie.
V praxi to znamená, že novší čip dokáže poskytnúť rovnaký výkon ako ten starý, ale „zje“ pri tom podstatne menej batérie, alebo pri rovnakej spotrebe poskytne drasticky vyšší výkon.
Smartfóny dokážu nemožné
Pre bežného používateľa smartfónu sa tieto mikroskopické zmeny prejavujú vo výdrži, teplote a dostupnosti funkcií. Vďaka pokročilejšiemu výrobnému procesu vydrží váš telefón na jedno nabitie dlhšie, aj keď má jasnejší displej a rýchlejšie reakcie, pretože procesor neplytvá energiou.
Zároveň sa zariadenie pri náročných úlohách, ako je hranie hier alebo strih videa, menej zahrieva, keďže efektívnejšie čipy produkujú menej „odpadového“ tepla. To umožňuje výrobcom navrhovať tenšie telefóny bez potreby masívneho chladenia. V neposlednom rade tento nárast výkonu a hustoty tranzistorov otvára dvere pre pokročilú umelú inteligenciu priamo v mobile.
Funkcie ako okamžitý preklad reči, úprava fotiek v reálnom čase či rozpoznávanie tváre vyžadujú obrovský výpočtový výkon, ktorý by bol so staršími, väčšími a „hladnejšími“ čipmi energeticky neudržateľný.
