Процессор iPhone 2022 года получит более 25 миллиардов транзисторов

Тайваньский TSMC является крупнейшим производителем, выпускающим чипсеты, которые разрабатываются такими компаниями, как Apple, Qualcomm и Huawei. Именно TSMC готовится к производству чипсетов на базе нового 3 нм техпроцесса, который позволит установить новый рекорд.

Чем новее техпроцесс, используемый заводом, тем больше количество транзисторов, которые помещаются в определенное пространство, например, квадратный мм. Например, плотность транзисторов чипов, в настоящее время производимых с использованием 7-нм процесса (таких как Apple A13 Bionic, Qualcomm Snapdragon 865 и Huawei Kirin 990 5G), составляет приблизительно 100 миллионов транзисторов на квадратный мм. Это позволяет Apple встроить 8,5 млрд. транзисторов в процессор A13 Bionic.

Новые 5-нм чипы, которые сойдут с конвейера в этом году, будут иметь 171,3 млн. транзисторов на квадратный мм, что позволит 5-нм A14 Bionic содержать в себе 15 млрд. транзисторов. Производительность новых чипов увеличится на 10-15%, а энергопотребление снизится на 25-30%.

3-нм чипы TSMC будут иметь плотность около 300 миллионов транзисторов на квадратный мм.

Закон Мура, наблюдение, сделанное соучредителем Intel Гордоном Муром еще в 1960-х годах, первоначально предусматривало удвоение плотности транзисторов каждый год. Закон Мура не соблюдался неукоснительно, но общая концепция все еще сохраняется.

В настоящее время TSMC и Samsung стремятся завершить разработки по производству 3-нм чипов. Недавно обе компании отметили, что вспышка коронавируса отодвигает временные рамки запуска этого техпроцесса. Согласно WikiChip, 3-нм чипы TSMC обеспечат прирост производительности на 5% при меньшем на 15% потреблении энергии. Плотность транзисторов вырастет в 1,7 раз по сравнению с 5-нм процессом - до почти 300 миллионов транзисторов на квадратный мм. Простые вычисления показывают, что 3-нм процессор, допустим для iPhone, при сохранении тех же размеров получит более 25 миллиардов транзисторов.

Ожидается, что TSMC начнет рискованное производство 3-нм чипов в 2021 году, чтобы выполнить заказы клиентов, желающих приобрести чипы без их полного тестирования. Серийное производство начнется во второй половине 2022 года, а массовое производство начнется в 2023 году. В недавних утечках указывается, что из-за нынешнего кризиса Samsung отодвигает объем производства 3-нм чипсетов с 2021 на 2022 год.

TSMC и Samsung используют разные подходы к 3-нм техпроцессу. Первый использует транзисторы FinFET. Конструкция FinFET помогает контролировать ток и напряжение в цепи. Samsung готова отказаться от FinFET в пользу технологии MBCFET. По сравнению с нынешними 7-нм чипами, используемыми в данный момент, 3-нм чип Samsung обеспечит прирост производительности на 35% при меньшем на 50% энергопотреблении. MBCFET использует новую технологию под названием Gate All Around (GAA), которая делает транзисторы меньшими и более мощными. По словам одного из консультантов, «Samsung опережает TSMC в GAA, вероятно, на 12 месяцев. Intel отстает от Samsung на два-три года».

В конце этого года состоится запуск устройств на 5-нм чипах. Если все пойдет по плану, осенью этого года iPhone 12 станет первым смартфоном с 5-нм чипсетом. Первым Android-смартфоном с 5-нм чипом станет Huawei Mate 40 (хотя он не будет поддерживать сервисы Google).

Если все будет идти по годами установленному графику, то первым смартфоном, который получит 3-нм чипсет от TSMC, станет iPhone 14. Будет ли смартфон называться так или как-то иначе, покажет только время.