Taiwanilainen TSMC kertoo jo ensi vuonna aloittavansa volyymituotannon 3 nanometrin prosessissa. Jos yritys haluaa oman suunnittelunsa valmistettavaksi N3-prosessissa, joutuu tilaustaan odottamaan kauan. Kapasiteetti on jo myyty vuoden 2024 loppuun asti.
Taiwanilaisen TechNews-lehden mukaan Apple, AMD, Nvidia, Xilinx ja Qualcomm ovat varanneet TSMC:n koko N3-kapasiteetin seuraavan kolmen vuoden ajaksi täyteen. Lehden mukaan N3 tulee tarjolle neljässä eri aallossa ja ensimmäisenä uuteen prosessiin pääsee käsiksi Apple, joka on onnistunut varaamaan käyttöönsä lähes koko ensimmäisen N3-aallon.
TMSC investoi lähes 30 miljardia euroa kolmen nanometrin N3-prosessin kehittämiseen. Ensi vaiheessa kapasiteetti on rajallinen, vain 55 tuhatta kiekkoa. Näistä valtaosa on menossa Applen prosessorien tuotantoon.
Myös Samsung tekee töitä pystyäkseen aloittamaan 3 nanometrin piirien valmistuksen jo ensi vuonna. Samsung käyttää kolmessa nanometrin transistoreissaan GAA-rakennetta (gate-all-around), johon TSMC on siirtymässä vasta 2 nanometrissä.
Noin 20 nanometriin asti transistorit rakennettiin tasomaisina eli planaarisina fetteinä. Tasorakenteessa transistorin vuotovirtoja ei saatu enää hallittua, joten kehitettiin FinFET-rakenne. Siinä käytännössä kanavasta tehtiin ohut hainevää muistuttava – mistä nimi fin – ja hila muodostetaan sen ympärille.
Nyt, noin viidessä nanometrissä, samat ongelmat alkavat tulla FinFET-transistoreihin. Evästä pitää tehdä koko ajan ohuempi ja myös korkeampi, jotta transistorin läpi voidaan ajaa riittävän suurta virtaa.
GAA-rakenteen tärkein idea on se, että siinä hila ympäröi kanavaa kokonaan. Kanava on yritetty toteuttaa esimerkiksi nanolankoina, mutta leveämpi nanolevy (sheet) näyttää ratkaisevan nämä ongelmat.
Kuva: TSMC