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TSMC quer chegar a chips de 1 nm até 2030

TSMC corre para alcançar 80% da capacidade de produção de chips em 3 nm, e promete alcançar o processo de 1 nm até o fim da década

03/01/2024 às 11:13

A TSMC, fabricante taiwanesa de semicondutores responsável por imprimir os SoC Apple Silicon, que equipam os mais recentes Macs e iPads Pro e Air, além de ser uma manufatura importante para outras empresas, começou o ano de 2024 determinada a recuperar o tempo perdido.

Por dois anos, a empresa se atrapalhou com o processo de 3 nanômetros, mas agora promete atingir 80% da capacidade de produção neste ano, e não só para a maçã. Não obstante, a TSMC quer chegar à litografia de 1 nm até o fim da década, em tom de desafio a declarações de Pat Gelsinger, CEO da Intel, de que sua solução será melhor.

Logo da TSMC na sede da empresa em Hsinchu, Taiwan (Crédito: Ann Wang/Reuters)

Logo da TSMC na sede da empresa em Hsinchu, Taiwan (Crédito: Ann Wang/Reuters)

TSMC e Intel, em busca do 1 nm

A declaração da TSMC foi feita durante a IEDM Conference, realizada em dezembro de 2023, e apenas uma semana após afirmações da Intel sobre o nó 18A, que segundo Gelsinger, será melhor do que o N20 de 2 nm da rival, programado para 2025, além do fato de que sua solução chegará ao mercado antes. O executivo da Intel afirmou, na ocasião, que sua companhia chegará ao processo de 1 nm até 2030, sendo capaz de acomodar 1 trilhão de transístores em um único chiplet, em um design de empilhamento em três dimensões.

Em resposta, a TSMC garantiu que será capaz de fazer o mesmo, e apresentou um roadmap detalhado, tanto para o design 3D quanto para o monolítico. A companhia afirma que deverá iniciar os processos de 2 nm já em 2025, com os nós N2 e N2P, e em 2027, deverá introduzir o A14, de 1,4 nm. Em termos de arranjo, chips de 2 nm poderiam acomodar mais de 100 bilhões de transístores em um chip monolítico, ou 5 vezes mais usando o design tridimensional.

A título de comparação, o Core i9-13900K, o processador para desktop mais potente da Intel, conta com 26,9 bilhões de transístores, e o Ryzen 9 7950X3D, o mais poderoso da AMD, tem 17,84 bilhões; olhando para GPUs, a H100 da Nvidia, uma das queridinhas para soluções de IA em larga escala por clientes corporativos e pesquisadores, possui 100 bilhões de transístores, em design monolítico. A RTX 4090, a topo de linha para usuários domésticos? 76 bilhões.

A promessa do 1 nm, com um design 3D de 1 trilhão de transístores ou monolítico de 200 bilhões, é uma projeção de ambas empresas para 2030 no mais tardar, com TSMC e Intel engrenando os trabalhos entre 2027 e 2028; a empesa de Taiwan pretende introduzir o A14 nesse ínterim, mas nada impede do A10 chegar antes do planejado.

O grande problema para atochar tantos transístores, claro, está no limite físico. Uma GPU tem espaço de sobra para acomodar chiplets grandes, mas ninguém quer voltar aos tempos do Pentium II e seu design esquisito. O form factor dos chips para desktops, sem nem tocar na questão dos laptops, pede um processador pequeno e compacto, mais simples para instalar e manter resfriado.

Roadmap de processos de litografia da TSMC até 2030 (Crédito: Reprodução/TSMC)

Roadmap de processos de litografia da TSMC até 2030 (Crédito: Reprodução/TSMC)

A linha do tempo da TSCM é, de certa forma, bem parecida com os planos divulgados por Pat Gelsinger para a Intel, com algumas diferenças. Primeiro, o 18A de sua companhia está previsto para chegar ao mercado ainda em 2024, no que a ARM seria uma das clientes interessadas em usá-lo; a TSMC direcionará obviamente o N2 e o N2P primeiramente para a Apple, sua parceira comercial exclusiva e mais valiosa, para implementar o design nos futuros iPhones, iPads e Macs.

Porém, a companhia de Taiwan tem uma grande carta de clientes interessados nos processos mais próximos, em especial o N3E, já na pista. Além de Cupertino, que deverá usá-lo no iPhone 16 Pro e 16 Pro Max, bem como na próxima geração do Mac Studio, a ser apresentado em 2024, segundo rumores, a Qualcomm deverá usar o design nos seus próximos SoCs Snapdragon 8 Gen 4.

Outros na fila são a MediaTek (Dimensity 9400), Nvidia (GPUs Blackwell para servidores), e AMD (CPUs Zen 5 e GPUs RDNA 4). E mesmo que a Intel saia na frente com o 18A, não há garantias de que o N2/N2P seja inferior; se o produto final for similar ou minimamente melhor, e a TSMC o ofereça com um preço mais atraente, muitos se sentirão mais propensos a fechar com ela. Claro, a Apple continuará sendo seu melhor garoto-propaganda.

Para isso, a TSMC jura que vai alcançar 80% da capacidade de produção em 2024, a fim de atender todos os pedidos e abrir caminho para as próximas gerações de chips.

É preciso lembrar que tais planos e afirmações não querem dizer que as coisas andaram 100% nos trilhos, basta lembrar dos anos a fio em que a Intel se atrapalhou para reduzir o design de 14 nm para 10 nm, no que acabou obrigada a requentar a marmita vez após outra, o que lhe custou a parceria com a Apple nos Macs, e a TSMC que também comeu bola para deslanchar os processos de 3 nm.

Caso as promessas se cumpram, devemos ver um salto tecnológico e aumento significativo nas capacidades de CPUs e GPUs nos próximos anos, não apenas para desktops e laptops, mas também para dispositivos móveis e equipamentos de infraestrutura, se os preços forem atraentes o bastante.

Fonte: ExtremeTech [1, 2], Tom's Hardware

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