TSMC sa podľa aktuálnych správ chystá posunúť výrobu čipov za, respektíve pod hranicu jedného nanometra. Taiwanský výrobca polovodičov oznámil konkrétny plán, ktorý siaha až do roku 2029, kedy by mala oficiálne odštartovať skúšobná výroba takzvaných sub-1nm čipov. Ešte predtým však fabriku čaká hromadný nástup 1,4-nanometrového procesu, konkrétne v roku 2028, ktorý sám o sebe predstavuje jednu z najväčších generačných zmien v histórii výroby čipov za poslednú dekádu.
Ako uvádza Edgen Tech, plán TSMC pozostáva z dvoch krokov. Najprv by sa mali (v roku 2028) naplno rozbehnúť výrobné linky na 1,4-nm uzle A14, následne (v roku 2029) by mala nasledovať skúšobná produkcia sub-1-nm čipov s počiatočným objemom okolo 5 000 waferov mesačne.
Toto množstvo naznačuje, že pôjde skôr o vývojové overovanie technológie než o plnohodnotnú masovú výrobu. Pre porovnanie, dnešné bežné výrobné linky TSMC bežia v objemoch niekoľkonásobne vyšších.
Čo prináša 1,4-nm proces
Zo všetkého najskôr je dôležité porozumieť tomu, čo presne 1,4-nm uzol ponúka v praxi. HotHardware referuje, že TSMC pri procese A14 v porovnaní s aktuálnym 2-nm procesom N2 očakáva až 30-percentnú úsporu energie pri rovnakých taktovacích frekvenciách, alebo 15-percentný nárast výkonu pri rovnakej spotrebe. Hustota tranzistorov má pritom stúpnuť o 20 percent, čo TSMC označuje za generačný skok v kategórii výkonu, spotreby a plochy.
Technicky za týmto pokrokom stojí druhá generácia GAAFET nanosheet tranzistorov, ktoré nahrádzajú staršiu FinFET architektúru. AnySilicon uvádza, že TSMC v októbri minulého roku začalo budovať nový závod v Taichungu, ktorý bude určený práve pre A14. Výkonný riaditeľ TSMC C.C. Wei pri tejto príležitosti uviedol, že uzol A14 definuje ďalšiu éru výpočtového výkonu a energetickej efektivity.
Nový závod má využívať viac ako 30 EUV skenerov, čo z neho urobí jedno z najväčších centier pokročilej litografickej technológie na svete.
Súčasťou A14 je aj nová architektúra tranzistorov NanoFlex Pro. Technology Magazine uvádza, že táto architektúra prináša lepšiu škálovateľnosť výkonu a plochy, optimalizovanú pre AI akcelerátory, dátovo-centrové procesory a špičkové mobilné zariadenia.
Kľúčové prepojenie je tu jasné: rovnaká technológia, ktorá poháňa serverové farmy pre umelú inteligenciu, sa čoskoro dostane aj do smartfónov a prenosných počítačov.
Zariadenia v Tainane
Na výrobu sub-1nm čipov má TSMC využiť existujúce zariadenia v Tainane, vrátane fabriky A10 a jej pridružených závodov P1 až P4. Práve táto lokalita bola vylosovaná pre prvú fázu skúšobnej produkcie, pričom štyri závody budú koordinovane pracovať na dosiahnutí mesačného cieľa, teda spomínaných 5 000 waferov.
Stojí za zmienku, že Tainan dlhodobo figuruje ako centrum špičkovej výroby čipov na Taiwane a disponuje ako potrebnou infraštruktúrou, tak aj vyškoleným personálom.
TSMC zároveň vo veľkom investuje do budúcnosti. Ako informuje AInvest, celkové kapitálové výdavky TSMC na rok 2026 dosahujú 56 miliárd dolárov, pričom značná časť smeruje k vybaveniu práve pre procesy 1,4-nm a nižšie. Kľúčovým partnerom zostáva ASML, ktorého High-NA EUV litografické zariadenia sú nevyhnutnou podmienkou pre výrobu čipov na takto extrémnych škálach.
Fyzikálne limity
Pri prechode za hranicu jedného nanometra však celé odvetvie naráža na fyzikálne limity, ktoré nie je možné obísť len ambíciami a investíciami. Pre lepšiu predstavu, na týchto škálach je hrúbka tranzistorových brán meraná len niekoľkými atómami, čo spôsobuje kvantové javy ako tunelový efekt. To znamená, že elektróny presakujú cez bariéry, ktoré by pri väčších rozmeroch boli pevné, a teda nepreniknuteľné. To priamo ohrozuje výnosnosť výroby, čiže podiel funkčných čipov z každého wafera, čo je kľúčový ekonomický ukazovateľ pre akýkoľvek výrobný uzol.
Neprehliadnite
Opomenúť potom nemožno ani výskumný ústav Imec, spolupracujúci s TSMC, Intel, Samung a ASML, ktorý predvlani zverejnil plán siahajúci až do roku 2036. Tom’s Hardware v súvislosti s týmto harmonogramom uvádza, že za hranicou 1-nm sa odvetvie posúva do oblasti angstrómových dimenzií, kde fyzika a chémia materiálov začínajú hrať úplne inú hru než pri dnešných procesoch. Mnohé konkrétne technologické riešenia teda zatiaľ nie sú jasne dané ani na výskumnej úrovni.
Apple v prvom rade
Spomedzi zákazníkov TSMC je Apple pravdepodobne prvý v poradí aj pre tieto nové uzly. Podľa analytikov TSMC takto udržiava dvojročný až trojročný náskok pred konkurentmi, čo zaručuje, že procesory pre iPhone a Mac zostanú na čele výkonu a efektivity. Apple pritom bežne zadáva TSMC obrovské objemy výroby, čo mu dáva strategickú pozíciu (výhodu), pokiaľ ide o prístup k novým výrobným procesom. Inak povedané, je vysoko pravdepodobné, že pokročilé čipy dostane skôr ako konkurencia.
Ak všetko pôjde podľa plánov, tieto čipy by sa mohli po prvýkrát objaviť v nových MacBookoch niekedy koncom tohto desaťročia. Gizmochina však pripomína, že TSMC musí najprv úspešne stabilizovať procesy 1,6-nm a 1,4-nm, pričom každý nový uzol si historicky vyžaduje mesiace, niekedy roky optimalizácie pred tým, ako je možné plošné nasadenie.
Dôležité aj pre AI trh
A14 a neskôr sub-1-nm čipy sú pritom priamo napojené aj na potreby AI priemyslu, kde neustále rastú nároky na výpočtový výkon a kde každé percento energetickej efektivity znamená obrovské úspory pri prevádzkovaní dátových centier. Čipy pre AI akcelerátory, serverové procesory a mobilné zariadenia budú pri väčšej hustote tranzistorov schopné spracovávať komplexnejšie modely s výrazne nižšou spotrebou energie.
Zároveň platí, že TSMC nie je jediným hráčom na trhu s čipmi. Samsung a Intel tiež vyvíjajú konkurenčné procesy na podobných škálach.
Čo to znamená pre zákazníkov
Pre bežného používateľa, respektíve zákazníka, sa zmeny vo výrobných procesoch TSMC prejavia vo viacerých dôležitých formách, konkrétne v rýchlosti, energetickej efektivite a áno, zrejme aj cena. Každá nová generácia výrobného procesu prináša reálne merateľné zlepšenia pri každodennom používaní zariadení. Tieto vylepšenia sa síce tradične časom presúvajú aj do cenovo dostupnejších tried, no možno očakávať, že spočiatku budú čipy založené na spomínaných výrobných uzloch exkluzivitou drahších, teda vlajkových zariadení.
Na slovenskom trhu sa zmeny zrejme prejavia s určitým oneskorením.
Hoci sub-1-nm čipy sú v roku 2026 stále vzdialenou budúcnosťou, konkrétny plán TSMC nám dáva celkom reálnu predstavu o tom, kadiaľ sa technológia uberá.
