No final de dezembro, a Apple fez seu primeiro pedido de chips de 3 nm da TSMC. A empresa usa esses chips em novos dispositivos com lançamento previsto para 2022.
Mas recentemente soube-se que o desenvolvimento do processo técnico está ameaçado - tanto a Samsung quanto a TSMC têm problemas com novos chips. Estamos a falar da produção de microcircuitos FinFET GAA 3nm.
O que aconteceu?
A edição chinesa do IT Home informou que ambas as empresas adiarão o lançamento comercial dos novos chips. O site recebeu esta informação de analistas do Digitimes taiwanês.
De acordo com as novas informações, o problema surgiu na fase de finalização da tecnologia de transistores de efeito de campo multiportas (transistor de efeito de campo fin, FinFET) para a nova tecnologia com ring gates (Gate-All-Around, FinFET GAA). É a chave na transição da tecnologia de processo de 5 nm para 3 nm. Essa tecnologia tornou-se um gargalo para todo o processo de fabricação de novos chips.
De acordo com especialistas, essas dificuldades dão uma chance à Intel, que terá tempo de mudar para um novo processo técnico. A empresa agora está trabalhando com chips de 10 nm e agora tem tempo para produzir 5 nm e, em seguida, possivelmente 3 nm.
Qual era o plano?
Se não fosse pelo problema, a TSMC teria concluído a certificação do novo processo técnico e lançado a produção de teste no final de 2021. O chip deveria ir para as massas a partir do segundo semestre de 2022. É relatado que os chips foram planejados para serem produzidos nas linhas de produção da Fase 3 na Fab 18. Além disso, a empresa iria lançar chips de 4 nm.
No caso da Samsung, a empresa sul-coreana iria iniciar o processo de desenvolvimento de chips 3nm imediatamente após o lançamento dos elementos 5nm. O novo processo técnico permite garantir um aumento do rendimento dos chips em 10-15% com um aumento simultâneo da eficiência energética em 20-25%. Os planos foram adiados de 2021 para 2022 devido à pandemia do coronavírus.
Ambas as empresas iam realizar pesquisas científicas e técnicas, certificar a tecnologia e iniciar o processo de produção comercial de chips sem problemas. Ao mesmo tempo, uma grande quantidade de dinheiro foi investida no desenvolvimento do processo técnico. A mesma TSMC, de acordo com o chefe da empresa Liu Deyin, investiu várias dezenas de bilhões de dólares americanos.
Quanto à tecnologia de processo de 5nm, está tudo bem aqui. O mesmo TMSC até constrói uma fábrica de chips nos Estados Unidos. Está planejado o envio de 300 engenheiros qualificados para treinamento adicional.
Os clientes também terão problemas
A Apple, que foi mencionada acima, fez pedidos há algumas semanas para a produção de processadores das séries A e M de acordo com as normas da tecnologia de processo 3nm. A TSMC iria transferir para processadores de 3 nm, que se destinam aos computadores Apple mais caros e produtivos. Após o lançamento da produção, a TSMC planejava produzir até 600 mil chips de 3nm por ano.
Se os planos tiverem que ser adiados, a Apple irá adiar o lançamento de novos dispositivos - tablets e laptops. Além da Apple, os clientes da TSMC incluem as chinesas Huawei e MediaTek e a americana AMD, que não possuem fábricas próprias, sem mencionar a Qualcomm.
Mas também há uma tecnologia de processo de 2 nm
Sim, as empresas que fabricam chips estão desenvolvendo diferentes tecnologias em paralelo. O mesmo TSMC agora está trabalhando em uma tecnologia de processo de 4nm, 3nm e 2nm.
A TSMC anunciou o lançamento de um circuito funcional para a produção de transistores usando a tecnologia GAAFET em meados de 2020. É verdade que agora o trabalho está sendo feito apenas em elementos de chip. A produção total, caso não haja problemas durante a obra, será lançada entre 2023 e 2024.
A tecnologia GAAFET é justamente o gargalo dos planos. Atualmente usados transistores de efeito de campo do tipo "fin" com canais dispostos verticalmente. GAAFET é um transistor de efeito de campo horizontal com uma porta circular.
O portão circundava o canal por todos os lados, enquanto na tecnologia anterior, o portão circundava o canal em três dos quatro lados, o que levava a um aumento nas correntes de fuga. GAAFET não tem esse problema.
Não só tecnologia, mas também pessoal
Conforme relatado no outono, a TSMC enfrenta mais do que problemas tecnológicos. A China está em busca de especialistas qualificados, especialistas na indústria de desenvolvimento de chips. Ou seja, o Império Celestial atrai engenheiros para si, oferecendo-lhes salários aumentados 2 a 3 vezes.
Duas empresas chinesas estão atualmente em busca de talentos: Quanxin Integrated Circuit Manufacturing (QXIC) e Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co (HSMC). Eles já conseguiram atrair mais de cem funcionários , fazendo-lhes uma oferta que eles não recusam.
Em geral, caçar e atrair especialistas é uma prática comum no setor de TI. Mas, para a TSMC, isso é um problema, já que a empresa não emprega muitos profissionais capazes de desenvolver novos chips. Sim, a TSMC emprega cerca de 6.000 engenheiros, mas apenas 150 deles são PhD. E em apenas uma semana, os chineses atraíram dois terços do valioso pessoal da TSMC.
A administração da fabricante de chips taiwanesa está bem ciente do que tudo isso ameaça a empresa, então a TSMC está tomando medidas urgentes para eliminar a ameaça. Em particular, os fornecedores de equipamentos foram proibidos de compartilhar soluções tecnológicas com parceiros chineses que foram desenvolvidas por encomenda da empresa. Além disso, os engenheiros começaram a aumentar os salários para que as condições na China não fossem muito atraentes para eles.
Essas medidas são úteis? Desconhecido. Mas pode muito bem ser que o atraso com a tecnologia de processo 3nm seja causado justamente pelo problema com os quadros. A probabilidade disso está longe de zero.
