TSMC stelt 3 nm-node voor: goed voor AMD en Apple, slecht voor Intel

Chipfabrikant TSMC specifieert zijn 3 nm node met concrete details. In de tweede helft van 2022 moeten de eerste 3 nm-chips van de band rollen.

TSMC stelt zijn 3 nm-chipbakproces aan de wereld voor. De 3 nm-node moet in de loop van volgend jaar klaar zijn voor risicoproductie, met volumeproductie gepland voor de tweede helft van 2022. Als de TSMC zich zijn planning kan houden, verzekert de Taiwanese chipfabrikant zich van een node voorsprong op Intel voor de voorzienbare toekomst. Intel plant in 2022 pas klaar te zijn met 7 nanometer. Ter opfrissing: TSMC benoemt zijn nodes een trapje kleiner dan Intel. Intel 7 nm staat dus gelijk met TSMC 5 nm.

Die 5 nm-productie loopt in Taiwan van een leien dakje. Chips rollen vlot van de band zodat je ze in de loop van dit jaar in toestellen mag verwachten. De nieuwe Apple-SoC’s maken onder andere van het proces gebruik en ook AMD mikt op 5 nm-componenten.

Grote sprong

TSMC voorspelt dat de sprong van 5 nm naar 3 nm ongeveer even groot zal zijn dan die van 7 nm naar 5 nm. De chipspecialist verwacht een verkleining van componenten met 42 procent, al moeten we hier opmerken dat die maximale verkleining niet voor het geheugen op de chip geldt. SRAM zal maar met 20 procent krimpen wat nog steeds betekent dat een 3 nm-chip ongeveer 26 procent kleiner wordt dan zijn 5 nm-equivalent.

Kleinere transistors verbruiken minder stroom en genereren minder warmte, wat rechtstreekse prestatievoordelen met zich meebrengt. TSMC voorspelt een verlaging van de stroomvereisten met 25 tot 30 procent gekoppeld aan een prestatiewinst van 10 tot 15 procent. Voor de sprong van 7 nm naar 5 nm zijn de cijfers ongeveer identiek.

Geen GAA, wel FinFET

Hoe kleiner de gebruikte node, hoe kleiner de componenten en hoe dichter de chip tegen de wetten van de natuur aanschurkt. Op dergelijke schaal beginnen kwantumeffecten te spelen, waardoor elektronen zich niet altijd gedragen zoals gehoopt. Dat vertaalt zich naar de introductie van nieuwe structuren rondom de transistors. Samsung, dat ook aan 3 nm werkt, plant FinFET-transistors bijvoorbeeld te vervangen door Gate-all-around (GAA)-structuren om dergelijke problemen te voorkomen. Verrassend genoeg blijft TSMC voor 3 nm wel bij FinFET. De fabrikant claimt ‘innovatieve functies’ uitgewerkt te hebben om problemen te voorkomen.

TSMC legt zich met zijn roadmap een stevig marstempo op. De chipproducent is vandaag de de facto marktleider als het op geavanceerde chipproductie aankomt en het bedrijf plant die leidersrol vast te houden. Dat is goed nieuws voor AMD, dat op de geavanceerdere productiebanden van TSMC vertrouwt voor zijn Epyc- en Ryzen-chips. Die plukken de voordelen van het productieproces, wat hun concurrentiepositie met Intel drastisch verbetert.

Ook Apple mag als klant blij zijn. De Amerikaanse hardwarebouwer kondigde pas aan eigen ARM-designs te willen gebruiken voor laptops. Hoe geavanceerde die chips zijn, hoe sterker de positie van die laptops wordt tegenover traditionele Intelgebaseerde hardware.