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
Virtaamamittaus on monissa laitteissa kriittinen mutta usein ongelmallinen toiminto. Perinteiset mekaaniset anturit kuluvat ja jäävät sokeiksi pienille virtausnopeuksille. Ultraäänitekniikkaan perustuvat valmiit moduulit tarjoavat nyt tarkan, huoltovapaan ja helposti integroitavan vaihtoehdon niin kuluttaja- kuin teollisuussovelluksiin.