فردای اقتصاد - مدیاتک، شرکت طراحی تراشه‌های گوشی‌های هوشمند در سخنرانی خود در سمپوزیوم فناوری از شرکت TSMC، بزرگترین تولیدکننده تراشه‌های قراردادی جهان تعریف و تمجید کرد. دلیل این اتفاق از آنجا ناشی می‌شود که موفقیت آخرین پردازنده پرچمدار مدیاتک ریشه در همکاری مشترک مدیاتک و TSMC دارد.
اما مدیرعامل TSMC، زمانی که متوجه شد کوچک‌سازی چیپ‌ها برای ایجاد مدارهایی به عرض ۴ میلیاردم متر تنها ۲ درصد بازدهی را افزایش می‌دهد، ناامید شد و از موضع خود عقب نشست. وی در این رابطه گفت: «وقتی این تغییر را دیدم، نزدیک بود از روی صندلی بیافتم.»
سازندگان تراشه در دنیا به حدی پیشرفت کرده‌اند که در حال مقابله با قوانین فیزیک هستند زیرا تلاش می‌کنند نیمه‌رساناها را به منظور پوشش نیازهای برنامه‌های پیشرفته که شامل بازی‌های پیشرفته در گوشی‌های هوشمند تا سرورهای شبیه‌سازی تغییرات آب و هوایی می‌شوند را سریعتر و کارآمدتر کنند.
هفتاد و پنج سال پس از اختراع اولین ترانزیستورها، قطعه الکترونیکی که جریان الکتریکی را کنترل می‌کند و قلب هر نیمه‌هادی و چیپستی محسوب می‌شود، این اصل که هر دوسال یکبار تعداد ترازیستورهای جای داده شده روی هر تراشه دوبرابر شود منجر به رشد انفجاری قدرت محاسباتی و توان پردازنده‌ها شده بود که در روزهای فعلی در حال فروپاشی است. زیرا زین پس کوچک کردن بیشتر آنها بسیار دشوار است.
مدیر عامل TSMC رو به مخاطبان و مشتریان TSMC گفت: «تکیه کردن فقط بر ترانزیستورها دیگر برای برآورده کردن نیازها و خواسته‌های امروز ما و محصولاتی که طراحی می‌کنیم، کافی نیست.»
در سال ۱۹۶۵، گوردون مور، یکی از بنیان‌گذاران Fairchild Semiconductor و سپس اینتل، دو برابر شدن تعداد ترانزیستورها در هر تراشه را هر ۲۴ ماه یکبار مشاهده کرده بود و چنین رشد تصاعدی را برای دهه آینده هم پیش‌بینی کرده بود. این قانون که تحت عنوان قانون مور نامگذاری شده است و تا به حال بسیار بیشتر از آنچه مخترع آن پیش‌بینی کرده بود صادق بوده است. طبق گفته TSMC، امروز یک پردازنده می‌تواند تا ۱۰۰ میلیارد ترانزیستور داشته باشد اما اکنون به حد مجاز و نقطه اشباع رسیده است.
چالش یافتن جایگزین‌های فنی، رقابت بین تولیدکنندگان برتر تراشه در جهان را غیرقابل پیش‌بینی‌تر می‌کند. اگرچه در حال حاضر، TSMC در فناوری تولید پیشرو این حوزه است.
مدل ریخته‌گری این شرکت که برای شرکت‌های دیگر اقدام به تولید نیمه‌هادی می‌کند، به این شرکت کمک کرده است که بیش از نیمی از بازار جهانی تراشه‌های قراردادی را با بیش از ۱۲۰۰۰ محصول مختلف در اختیار گیرد و روابط مهندسی نزدیک با بیش از ۵۰۰ مشتری داشته باشد.
پیش از این اینتل پیشتازی خود در تولید را نسبت به TSMC با یک سری اشتباهات در پروسه انتقال فرآیند خود از دست داد و اکنون حدود دو سال از برنامه خود عقب‌تر است. اما تحلیلگران می‌گویند که این رویه می‌تواند تغییر کند. به خصوص اینکه دولت‌ها از ایالات متحده تا ژاپن، سازندگان تراشه را برای بومی‌سازی تولید با یارانه‌های بزرگ که می تواند به نفع اینتل و دیگر رقبای TSMC، مثل سامسونگ باشد و می‌تواند این شرکت تایوانی را تحت فشار قرار دهد.
تراشه‌سازان بیش از یک دهه است که با وجود کند شدن قانون مور یعنی رشد تعداد ترانزیستورهای جای داده شده در یک تراشه با موفقیت مبارزه کرده‌اند. هنگامی که جای‌گذاری ترانزیستورهای بیشتر با مشکل مواجه شد، شروع به چیدن آنها روی هم کردند. آنها همچنین در حال جای‌دادن تراشه‌های مختلف روی یک تکه سیلیکون هستند، نه روی مادربرد کامپیوترها. لازم به ذکر است که TSMC از چنین فناوری بسته‌بندی و جای‌گذاری چندگانه برای ساخت تحت عنوان Epyc، در پردازنده‌ها و مرکز داده‌های AMD استفاده می‌کند.
اما اکنون با اشباع تکنولوژی مذکور جهت بسته‌بندی ترانزیستورها این صنعت مجبور شده است به پیشرفت‌های دیگری چشم داشته باشد. از آنجایی که فرآیند موسوم به FinFET که در دهه گذشته مورد استفاده قرار می‌گرفت، دیگر نمی‌تواند دستاوردهای کافی در سرعت و قدرت ایجاد کند، در حال اتخاذ یک معماری ترانزیستوری جدید است.
شرکت TSMC تولید انبوه نسل جدید چیپ‌های خود موسوم به N۲ را از سال ۲۰۲۵ شروع خواهد کرد و این نسل از چیپ‌ها از تکنولوژی نانوشیت که معروف به GAA است، استفاده خواهند کرد.
در این معماری دروازه ترانزیستورها که جریان الکتریسیته را از طریق کانال‌های مدار کنترل می‌کند، کانال‌ها را به طور کامل احاطه می‌کند و مانند راه‌حل قبلی که از سه طرف بود نیست. کوین ژانگ، نایب رئیس TSMC گفت: این تکنولوژی مساحت سطح را به حداکثر می‌رساند و به دستگاه اجازه می‌دهد با ولتاژ بسیار کم کار کند و بهره‌وری انرژی را افزایش دهد.
مشکل بازدهی سامسونگ این است که برای جذب مشتریان بزرگ برای تولید تراشه های پیشرفته تلاش می‌کند. تحلیلگران انتظار ندارند که پذیرش نسل اول GAA به آنها کمک کند ومنتظر هستند تا نسل جدید چیپست‌های TSMC برسد، اما به گفته آنها با معرفی نسل دوم GAA N۳ در سال آینده و تضمین بازدهی پایدار، می‌توان مشتریان بزرگی مانند گوگل و تسلا را جذب کرد.
مدیران TSMC نشان دادند که تصمیم آنها برای حفظ معماری قبلی در N۳ نتیجه می‌دهد. ژانگ در این باره گفت: «حفظ معماری قبلی به ما امکان داد N۳ را سریعتر به بازار بیاوریم. این شرکت گفت که در حال دستیابی به بازده خوب و قابل قبولی است و تقاضای مشتریان برای N۳ آنقدر قوی است که بر ظرفیت مهندسی آن فشار وارد می‌سازد. TSMC تعهداتی از اپل، اینتل، AMD و چندین مشتری دیگر برای N۳ اخذ کرده است.
در همین حین اینتل یک هدف بلندپروازانه برای تطبیق فناوری فرآیند TSMC تا سال ۲۰۲۴ و سبقت گرفتن از آن در یک سال بعد ترسیم کرده است. اگرچه ادامه افت قیمت سهام این شرکت نشان می‌دهد که وال استریت هنوز متقاعد نشده است که این موضوع و تکنولوژی می‌تواند هم گام‌های اشتباه قبلی خود را اصلاح کند و هم از پیشرفتی رو به جلو باشد. این سازنده تراشه آمریکایی قصد دارد سال آینده به سمت استفاده از پیشرفته‌ترین تجهیزات تولید EUV حرکت کند و نسخه GAA فعلی خود را تا سال ۲۰۲۴ به کار گیرد تا تراشه‌ای با ویژگی‌های عرض ۲ نانومتری را تولید کند.
اما به همان اندازه که TSMC در حال حاضر به موقعیت رو به پیشرفت خود اطمینان دارد، چالش‌های بزرگ‌تری نیز در آینده خواهد داشت. سازندگان تراشه انتظار دارند که ابزارها و مواد کلیدی مورد استفاده برای ساخت نیمه هادی‌ها برای چندین دهه آتی نیاز به تغییر قابل توجهی داشته باشد و سریعا باید جایگزین شود. در نتیجه روزهای روشن این صنعت به موجب منابع محدود ماده پایه و مصرفی در حال حاضر وضعیتی نامطلوبی دارد.
تبادل نظر