Rozwój procesorów od zawsze rządził się tymi samymi prawami. Nowa generacja ma być szybsza, wydajniejsza i bardziej kompaktowa od poprzednika. Są jednak pewne granice, których nie da się przekroczyć i jeszcze w tym roku znajdziemy się bliżej jednej z nich.
Czym jest proces litograficzny?
Nie wdając się w zbędne niuanse – proces litograficzny to sposób nanoszenia wzorów na powierzchnię półprzewodników, najczęściej krzemowych. Obecne układy mobilne, zarówno te opracowane przez Samsunga, jak Exynos 2600, jak i A20 Pro Apple, wykorzystują technologię umożliwiającą nanoszenie ścieżek w technologii 2 nm.
Nie oznacza to jednak wyłącznie odległości w krzemowej siatce, a zestaw usprawnień w zakresie gęstości tranzystorów, energooszczędności czy osiągów. W przypadku procesu 2 nm pojedyncze wiązanie krzemowe mierzy 0,235 nm co oznacza, że atomy są od siebie izolowane przez warstwę składającą się z 2-3 atomów tlenu.
TSMC rozpocznie produkcję procesorów w procesie 1,6 nm
Według raportu przygotowanego przez serwis Chosun, tajwański gigant zakończył rozwój i walidację procesu klasy A16 angstrem. Jedną z cech charakterystycznych nowej metody ma być Super Power Rail – polega on na oddzieleniu przewodów sygnałowych od zasilających. Obecnie oba elementy znajdują się z przodu płytki krzemowej, natomiast w SPR zasilanie przebiega z tyłu.
Dzięki takiemu rozwiązaniu TSMC poprawił prędkość transmisji danych, co wpłynęło zarówno na szybkość obliczeń, jak i energooszczędność. W przypadku architektury 2 nm, technologia 16A jest o 8-10% szybsza i o 15-20% bardziej wydajna energetycznie.
Wejście w ten etap prac oznacza, że TSMC może rozpocząć masową produkcję procesorów w czwartym kwartale 2026 roku. Niestety, na samym początku technologia ma trafić do rozwiązań skupionych na AI i skomplikowanych obliczeniach. Dopiero w (niedalekiej) przyszłości układy 1,6 nm zawitają w urządzeniach mobilnych.
Technologia vs fizyka
TSMC oczywiście nie zamierza skupiać się na teraźniejszości i już spogląda w 2028 rok, kiedy to na rynek mają trafić procesory klasy 1,4 nm. Czy można zatem śmiało założyć, że w 2030 roku dowiemy się o otrzymaniu procesorów 1 nm, a jeszcze dalej czeka nas proces wynoszący mniej niż jeden nanometr?
Niestety, fizyka nie interesuje się planami korporacji i wraz z opracowaniem stabilnego oraz „prawdziwego” procesu 1 nm dotrzemy do fizycznego limitu. Na tym etapie odległość pojedynczego wiązania siatce krzemowej będzie odpowiadać szerokości dosłownie jednego atomu tlenu. Poniżej tej granicy efekt tunelowy staje się niekontrolowany, a elektrony są w stanie swobodnie pokonywać barierę nawet przy wyłączonym tranzystorze. Odprowadzanie ciepła stanie się o wiele trudniejsze, a defekty w procesie produkcji codziennością.
Nie będzie to jednak oznaczać końca rozwoju procesu litograficznego. Zamiast skupiać się na coraz mniejszych układach, branża skupi swoją uwagę na innych elementach, takich jak sposób projektowania systemów czy połączeń między nimi w procesorach, aby osiągnąć lepszą wydajność, niższy pobór mocy czy mniejsze koszty produkcji.
Szkoda tylko, że w związku z aktualną drożyzną nie wiadomo, kiedy wielu z nas będzie miało okazję ujrzeć zapowiadany postęp technologiczny na własne oczy.
