proces technologiczny

Na rynku zaawansowanych technologii coraz więcej uwagi poświęca się przyszłym procesom produkcyjnym i zmianom podejścia do projektowania układów scalonych. Firmy inwestują w nowe rozwiązania, które mają zapewnić większą wydajność, niższe zużycie energii, lepsze dopasowanie do zastosowań sztucznej inteligencji i infrastruktury chmurowej. Wiele wskazuje na to, że nadchodzące miesiące mogą przynieść przetasowania wśród liderów branży.

TSMC, lider branży w produkcji najnowocześniejszych chipów, nie tylko regularnie podnosi poprzeczkę, ale także intensyfikuje budowę nowych fabryk, zarówno na Tajwanie, jak i w USA. Teraz tajwański gigant ogłosił, że od 1 kwietnia 2025 roku zacznie przyjmować zamówienia na proces produkcyjny N2 (2 nm). Najprawdopodobniej to Apple będzie pierwszym klientem składającym pokaźne zamówienia. Znamy również szacowaną cenę pojedynczego wafla krzemowego.

Dotychczasowa oferta Intela raczej nie prezentuje się zbyt oszałamiająco, aczkolwiek można mieć nadzieję, że w przyszłości będzie lepiej. Niebiescy przygotowują już bowiem kolejną architekturę chipów. Mowa tutaj np. o Panther Lake, która pod niektórymi względami może okazać się rewolucyjna - w końcu ma opierać się na obiecującej litografii Intel 18A. Choć obecny uzysk jest rzekomo dosyć niski, to jednak producent nie przewiduje problemów z dostępnością.

Intel na ten rok miał zaplanowaną premierę jednej nowej generacji procesorów - Panther Lake - które przygotowywane są z myślą o urządzeniach mobilnych. To również pierwszy konsumencki produkt przedsiębiorstwa, który ma zostać wytworzony z użyciem litografii Intel 18A, charakteryzującej się wykorzystaniem nowej generacji tranzystorów RibbonFET czy układu PowerVia. Najnowsze doniesienia wskazują, że Intel może znacząco opóźnić termin rozpoczęcia masowej produkcji procesorów dla notebooków.

Postęp technologiczny na rynku pamięci DRAM nie przyciąga uwagi tak mocno, jak w przypadku innych segmentów branży komputerowej. W ostatnich miesiącach przejawiał się przede wszystkim we wprowadzeniu pamięci z modułem CKD, który optymalizuje jej pracę, a także wykorzystaniu nowych procesów technologicznych. Teraz Micron zaprezentował układy pamięci DDR5 o pojemności 16 Gb, które będą wykonane w procesie 1γ (1-gamma).

W kwestii produkcji najbardziej zaawansowanych chipów można obecnie mówić o pewnego rodzaju dominacji TSMC. Jeszcze niedawno skuteczną walkę z tajwańskim przedsiębiorstwem nawiązywał Samsung. Firma z Korei Południowej ma jednak trudności we wdrażaniu najnowocześniejszych procesów technologicznych. W związku z tym podjęto decyzję o znaczącym zmniejszeniu inwestycji w produkcję chipów. Jakie dokładnie obszary obejmą cięcia?

Najnowsze procesory AMD z dopiskiem "X3D" wypadają znacznie lepiej niż konkurencyjne jednostki Intela. To oznacza, że w obecnej generacji CPU nietrudno wskazać zwycięzcę. Wciąż czekamy na premierę kart graficznych RDNA 4, choć na tym polu AMD z pewnością nie zajmie pozycji lidera. Trwają już jednak prace nad kolejną generacją procesorów i kart graficznych. W ramach przecieku poznaliśmy kilka ciekawych informacji na temat architektur Zen 6 oraz UDNA.

Tajwan nie jest zbyt skłonny, by błyskawicznie przenieść produkcję najbardziej zaawansowanych chipów do innych krajów. W rezultacie, ruszająca właśnie produkcja w procesie technologicznym 2 nm pozostanie przynajmniej przez jakiś czas domeną tajwańskich fabryk. To może się jednak zmienić w przyszłości, gdyż według najnowszych doniesień TSMC miało dostać zgodę władz na eksport omawianej technologii do Stanów Zjednoczonych.

Niezachwiana pozycja firmy TSMC na rynku półprzewodników może być dla niej pokusą do nadmiernego wykorzystywania swojej pozycji. Z racji, że konkurencja w tej branży jest dosyć ograniczona, tajwański podmiot mógłby podyktować niemalże dowolne warunki. Wafle krzemowe wykorzystywane w najnowszych procesach technologicznych są rzeczywiście sporo droższe niż przed laty, ale czy świadczy to o monopolistycznych zapędach TSMC?

Rok 2025 upłynie pod znakiem dalszego postępu w branży półprzewodników. TSMC jest już na ostatniej prostej do pełnoskalowego wdrożenia procesu technologicznego 2 nm, który posłuży do wytwarzania najbardziej zaawansowanych chipów. Prace postępują szybko, ponieważ tajwańska firma rozpoczęła już właściwą produkcję wafli w tym procesie. Skala jest na razie ograniczona, jednak powinno obyć się bez żadnych znaczących opóźnień.

W kwestii produkcji najbardziej zaawansowanych chipów niedoścignioną pozycję ma od lat TSMC. Jeszcze niedawno wydawało się, że Samsung będzie w stanie nawiązać równorzędną walkę z tajwańską firmą w niektórych obszarach rynku. W praktyce proces technologiczny 3 nm od Samsunga obarczony jest problemami, które sprawią zapewne, że procesory Qualcomm Snapdragon 8 Elite Gen 2 będą wytwarzane wyłącznie w fabrykach TSMC.

TSMC finalizuje właśnie prace nad swoim procesem technologicznym klasy 2 nm. Nowe rozwiązanie, noszące nazwę N2, formalnie zadebiutuje w 2025 roku, choć produkcję testową rozpoczęto już w połowie bieżącego roku. Proces ten będzie miał liczne zalety i może kłaść nacisk na różne aspekty, w zależności od specyfiki danego chipu i woli projektanta. Tajwańska firma ujawniła ostatnio więcej szczegółów dotyczących swojego nadchodzącego rozwiązania.

Od wielu lat nazwa Exynos nie kojarzy się zbyt dobrze użytkownikom smartfonów. Wszystko dlatego, że układy SoC oznaczone w ten sposób najczęściej okazują się niezbyt energooszczędne i zwyczajnie gorące pod obciążeniem. Jaka jest tego przyczyna? Cóż, nie jest tajemnicą, że to ogólnie dosyć złożona kwestia, ale wydaje się, że sporą część problemów stanowi tutaj autorski proces technologiczny Samsunga. Możliwe jednak, że gigant z Korei Południowej ma pewien pomysł, jak rozwiązać tę kwestię.

Na rynku chipów liderem pozostaje tajwańskie TSMC, które wyróżnia się zarówno liczbą zamówień, jak i postępem technologicznym w opracowywaniu coraz mniejszych i bardziej zaawansowanych procesów litograficznych. W wyścigu tym aktywnie uczestniczy także Intel oraz Samsung. Jednak według najnowszych informacji z sieci, Samsung napotyka obecnie poważne trudności z drugą generacją litografii 3 nm, która opiera się na tranzystorach w technologii GAAFET.

Firma TSMC jest obecnie liderem w branży półprzewodników. Większość ośrodków produkcyjnych firmy znajduje się jednak na Tajwanie, wokół którego panuje niepewna sytuacja geopolityczna. W związku z tym w krajach zachodnich prowadzone są inwestycje, które zaowocują budową fabryk poza tym regionem. Wiele jednak wskazuje na to, że najbardziej zaawansowane chipy jeszcze długo pozostaną domeną Tajwanu. Wynika to między innymi z tamtejszego prawa.

Japońskie przedsiębiorstwo Nikon, powszechnie znane jako jeden z producentów aparatów fotograficznych, jest również jednym z największych producentów optyki na świecie, nie tylko w zakresie obiektywów do lustrzanek. Firma ogłosiła niedawno, że opracowała własny system litograficzny, który dzięki autorskiej technologii umożliwia produkcję podłoży elektronicznych w procesie technologicznym o rozdzielczości 1 μm (mikrona / mikrometra).

Za kilka dni do sprzedaży trafią procesory Intel Arrow Lake-S, będące drugą generacją układów Core Ultra. Początkowo do sklepów trafią modele z odblokowanym mnożnikiem: Intel Core Ultra 9 285K, Core Ultra 7 265K(F) oraz Core Ultra 5 245K(F). Podczas oficjalnej prezentacji, producent nie był zbyt wylewny chociażby w kontekście zastosowanych procesów technologicznych. Teraz jednak informacje na ten temat pojawiły się w sieci, podobnie jak szczegółowe zdjęcie Intel Core Ultra 9 285K po zdjęciu IHS.

Samsung, podobnie jak inne firmy technologiczne produkujące chipy, inwestuje w budowę fabryk poza Azją. Jednym z kluczowych projektów jest fabryka w Taylor w Teksasie, ogłoszona jeszcze w 2021 roku. Pierwotnie zakładano, że masowa produkcja ruszy pod koniec 2024 roku. Jednak z powodu poważnych problemów związanych z wdrożeniem procesu litograficznego 2 nm, Samsung zmuszony jest przesunąć otwarcie fabryki na 2026 rok.

Poziom technologiczny południowokoreańskich i tajwańskich firm jest na tyle wysoki, że rodzi to wśród podmiotów chińskich pokusę nielegalnego pozyskiwania informacji na temat wykorzystywanych procesów technologicznych. Nie jest tajemnicą, że takie przypadki rzeczywiście się zdarzają, czego dowodem jest zatrzymanie przez koreańską Policję dwóch byłych pracowników Samsunga. Szkody, które mieli wyrządzić są liczone w miliardach dolarów.

Intel prowadzi nieustannie prace nad nowymi procesami technologicznymi. Według wcześniejszych doniesień, niżej pozycjonowane CPU z rodziny Arrow Lake miały korzystać z procesu 20A, a pozostałe z rozwiązania TSMC. Plany te jednak nieco się zmieniły. Amerykańska firma ogłosiła, że przejście na proces Intel 18A odbędzie się szybciej niż pierwotnie zakładano, a jednostki Arrow Lake będą wykorzystywały proces zewnętrznego partnera.

Dominacja NVIDII na rynku rozwiązań dedykowanych sztucznej inteligencji jest obecnie bezsprzeczna. To może jednak zmienić się w przyszłości, kiedy inne firmy technologiczne wdrożą własne chipy tego typu. Także OpenAI, od którego z perspektywy użytkowników rozpoczął się boom na sztuczną inteligencję, pracuje nad własnym rozwiązaniem. Dowiedzieliśmy się właśnie, jaki proces technologiczny zostanie prawdopodobnie wykorzystany przy jego produkcji.

Choć postęp w branży pamięci RAM nie jest tak spektakularny, jak w przypadku kart graficznych czy procesorów, to firmy technologiczne nieustannie pracują nad nowymi rozwiązaniami. Jednym z największych producentów w tym segmencie rynku jest SK hynix. Koreańskie przedsiębiorstwo zaprezentowało właśnie pamięć DDR5, która bazuje na procesie technologicznym 1c. Jest to w praktyce szósta generacja procesu klasy 10 nm, która oferuje szereg zalet.

Już 31 lipca na półki sklepowe trafi nowa generacja procesorów AMD Ryzen 9000 z serii Granite Ridge i wykorzystująca najnowszą mikroarchitekturę Zen 5. Jednocześnie kilka dni wcześniej do sprzedaży trafią także pierwsze notebooki z procesorami AMD Ryzen AI 300 z rodziny APU Strix Point. W sieci pojawiły się dodatkowe szczegóły na temat rozmiarów bloków CCD jak również monolitycznego układu Strix Point. Ten ostatni jest większy od układów Phoenix / Hawk Point.

Platforma AM5 zadebiutowała już dawno temu, jednak po dziś dzień firma AMD nie przygotowała na nią stricte taniego procesora. Najsłabszą i jednocześnie najbardziej przystępną jednostką, którą można zamontować na płycie głównej z podstawką AM5 jest Ryzen 5 7500F, czyli 6-rdzeniowiec z wyłączoną zintegrowaną grafiką. Wygląda jednak na to, że taki stan nie potrwa już długo. Pojawiły się właśnie doniesienia, że Czerwoni w końcu planują jeszcze tańsze procesory.

Intel obecnie przygotowuje się do kilku ważnych premier produktowych. Mowa o procesorach desktopowych z rodziny Arrow Lake-S oraz mobilnych układach Lunar Lake, które bardziej niż kiedykolwiek wcześniej mają się skupiać na efektywności energetycznej. Intel pracuje także nad drugą generacją kart graficznych ARC, tym razem z rodziny Battlemage i wykorzystujących architekturę Xe2. W sieci pojawiły się poszlaki wskazujące, z jakiego procesu technologicznego tym razem skorzysta firma.

Znaczącą barierą w rozwoju chińskiej branży półprzewodników są restrykcje, które uniemożliwiają pozyskanie zaawansowanego sprzętu do produkcji chipów. Jest to w sposób szczególny widoczne w przypadku narzędzi EUV, do których Państwo Środka nie ma na razie w ogóle dostępu. Zaradzić tej sytuacji mają między innymi inwestycje firmy Huawei. Podmiot buduje centrum badawczo-rozwojowe, które będzie pracowało nad chińskimi alternatywami dla EUV.

Intel na targach Computex 2024 zaprezentował procesory Intel Xeon 6, które powstają przy wykorzystaniu procesu litograficznego Intel 3 (odpowiednik 7 nm). Producent chipów z Santa Clara podzielił się szczegółami na temat zastosowanej technologii, w tym poprawą wydajności na wat oraz ulepszeniami w działaniu prawdopodobnie ostatniej iteracji tranzystorów FinFET. Firma przedstawiła również więcej informacji na temat podtypów omawianego procesu technologicznego.

Coraz więcej fabryk powiązanych z branżą półprzewodników powstaje poza regionem Dalekiego Wschodu. Jedną z firm, które prowadzą takie inwestycje jest Samsung. Nowy ośrodek produkcyjny powstaje między innymi w USA. Jego start planowany był na 2024 rok, ale zostanie on najprawdopodobniej opóźniony. Koreańska firma rozważa dokonanie znaczących ulepszeń w procesie technologicznym fabryki. Może to być jeden z najbardziej zaawansowanych ośrodków na świecie.

Postęp technologiczny bardzo często wiąże się z koniecznością ponoszenia coraz wyższych kosztów. Składają się na nie niezbędne ulepszenia w zakresie procesów technologicznych, ale także wydatki badawczo-rozwojowe. W tym kontekście nie jest zaskoczeniem, że TSMC planuje podnieść ceny na swoje usługi. Podwyżki najmocniej odczują podmioty, które korzystają z najbardziej zaawansowanych metod pakowania chipów tajwańskiej firmy.

Amerykańskie sankcje ograniczyły znacząco dostęp Chin do najbardziej zaawansowanych technologii w branży półprzewodników. W sposób szczególny dotyczy to sprzętu wykorzystywanego do treningu i obsługi sztucznej inteligencji. Najwyraźniej jednak administracja USA nie jest w pełni zadowolona z rezultatów. Już wkrótce sankcje mogą zostać rozszerzone. Tym razem ograniczeniom mają podlegać tranzystory GAA, pamięć HBM i powiązane z nimi technologie.

Apple od dawna współpracuje z TSMC przy produkcji procesorów do swoich urządzeń. Jednostki A17 Pro, które wykorzystywane są w wyżej pozycjonowanych modelach iPhone’a 15, zostały wykonane w procesie technologicznym 3 nm (N3B). Na procesie 2 nm będą z kolei bazować chipy obecne w sprzęcie, który trafi na rynek w 2025 lub 2026 roku. W celu zabezpieczenia dostaw wafli krzemowych do produkcji tych jednostek, na Tajwan udał się dyrektor operacyjny Apple.

Ostatnio omawialiśmy przecieki dotyczące procesorów Intel Core Ultra z rodziny Lunar Lake. Teraz jednak otrzymaliśmy oficjalne potwierdzenie od firmy z Santa Clara, kiedy nastąpi rozpoczęcie produkcji kolejnej rodziny jednostek CPU Panther Lake (Core Ultra 300). Co więcej, litografia 18A od Intel Foundry Services przyciąga coraz większą uwagę kolejnych dużych amerykańskich podmiotów, które wymagają produkcji chipów w Stanach Zjednoczonych.

Branża półprzewodników to jeden z najszybciej rozwijających się segmentów rynku nowych technologii. Duże firmy prowadzą nieustanne prace nad dostarczeniem bardziej zaawansowanych procesów technologicznych. Liderem pozostaje jednak od dłuższego czasu TSMC. Tajwańska firma zaprezentowała właśnie nowy proces A16, na którym bazowały będą niektóre chipy produkowane w 2026 roku. Jego dużą zaletą będzie efektywność energetyczna.

Procesory Exynos od dawna kojarzą się nam z wysokimi temperaturami, throttlingiem i sporą energożernością, jednak trzeba uczciwie przyznać, że ostatnie smartfonowe chipy od Samsunga wcale nie są takie złe. Exynos 2400 w modelach Galaxy S24(+) spisuje się zauważalnie lepiej od poprzedników, natomiast Exynos 1480 występujący w modelu Galaxy A55 5G okazuje się znakomity pod niemal każdym względem. Nie dziwią więc kolejne pozytywne doniesienia ws. Exynosa 2500.

Od serii iPhone 15 Pro i Pro Max, Apple stosuje podział na procesory z linii Pro i Bionic. SoC A17 Pro został wyprodukowany z wykorzystaniem litografii TSMC N3. Według przecieków, nadchodzący chip A18 Pro przeznaczony do iPhone 16 Pro i Pro Max będzie produkowany w technologii TSMC N3E. Teraz w sieci pojawiają się informacje sugerujące, że przyszłoroczny chip A19 Pro (iPhone 17 Pro i Pro Max) nie zostanie wyprodukowany w najnowszej litografii TSMC N2.

W 2022 roku duże firmy z branży półprzewodników rozpoczęły produkcję w procesie technologicznym 3 nm. Wśród nich jest także tajwańskie przedsiębiorstwo TSMC. Choć trwają już obecnie intensywne przygotowania do produkcji chipów 2 nm, to prognozuje się, że proces aktualnej generacji będzie nieustannie zyskiwał na popularności, generując coraz większe przychody. Duża w tym zasługa największych klientów TSMC, czyli takich firm, jak Apple, Intel czy AMD.