La corsa verso chip sempre più potenti: TSMC al lavoro su tecnologie da 2nm e 1.6nm

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L'industria dei semiconduttori sta vivendo un periodo di intensi sviluppi, con TSMC, il principale produttore mondiale, in prima linea in questa evoluzione. La produzione di chip per smartphone sta affrontando una trasformazione radicale, spingendo verso processi produttivi sempre più avanzati e chip che promettono prestazioni superiori. Quest'anno, la compagnia taiwanese ha annunciato l'avvio della produzione di massa dei chip a 2nm, e l'anno prossimo si prepara a lanciare quelli a 1.6nm. Questi progressi sono cruciali non solo per la densità dei transistor, ma anche per l’efficienza energetica e le prestazioni generali dei dispositivi.

L'importanza della densità dei transistor

Con la riduzione delle dimensioni dei nodi di processo, il numero di transistor all'interno dei chip aumenta in modo esponenziale. Questo fenomeno, noto come densità dei transistor, è fondamentale per la potenza dei semiconduttori. Ad esempio, nel 2019, il processore A13 Bionic che equipaggiava l'iPhone 11 conteneva circa 8.5 miliardi di transistor, operando su un nodo di processo di 7nm. Oggi, l'iPhone 16 Pro Max è alimentato da un chip A18 Pro dal nodo di 3nm, che presumibilmente contiene oltre 20 miliardi di transistor, a confronto con i 19 miliardi del suo predecessore A17 Pro.

Quanto più i transistor sono piccoli e numerosi, tanto più i chip possono gestire operazioni con potenza ed efficienza superiori. Questo aspetto è rilevante per gli utenti, poiché un numero elevato di transistor consente ai dispositivi di eseguire applicazioni più complesse e di offrire una durata della batteria migliorata. Tuttavia, il percorso per raggiungere queste dimensioni minime ha comportato significative sfide tecnologiche.

Innovazioni nei processi di produzione

TSMC non si è fermata ai numeri. Recentemente ha riportato un aumento del fatturato del 37% su base annua, raggiungendo $26.88 miliardi nell'ultimo trimestre. Tuttavia, la stagione dei semiconduttori per smartphone potrebbe portare a un calo sequenziale nel primo trimestre del 2025, nonostante previsioni di crescita annuale del 34.7%.

La produzione dei chip a 2nm segnerà un passo avanti significativo grazie all'introduzione dei transistor Gate-All-Around . Questa innovazione prevede l'utilizzo di nanosheets orizzontali impilati verticalmente, permettendo al gate di coprire tutti e quattro i lati del canale. Di conseguenza, si riducono le dispersioni di corrente e si migliora la corrente di pilotaggio, garantendo chip che non solo sono più performanti, ma anche più efficienti dal punto di vista energetico.

Sui chip da 1.6nm, TSMC introdurrà il sistema di alimentazione da dietro . Questo approccio sposta l’alimentazione dalla parte superiore del wafer di silicio, dove lo spazio per i transistor è limitato, alla parte posteriore, rendendo il processo meno ostacolato da altri collegamenti.

Il futuro degli smartphone Apple

Il progresso nella tecnologia dei chip è evidente analizzando la storia degli iPhone. Il primo modello, lanciato nel 2007, utilizzava un chip realizzato con nodo di 90nm. Con la presentazione prevista della serie di iPhone 17 a settembre, ci aspettiamo di vedere i chip A19 e A19 Pro, realizzati su un nodo di 3nm. Questo rappresenta un ulteriore passo avanti, poiché Apple sta già pianificando di lanciare l'iPhone 18 con chip a 2nm nel 2026.

Mentre si attende di scoprire quando verranno presentati i primi chip a 1.6nm, TSMC ha anticipato che questi offriranno un miglioramento della velocità compreso tra l'8% e il 10% rispetto ai chip a 2nm, mantenendo costante il consumo energetico. È un'evoluzione che non solo cambierà la performance dei dispositivi, ma anche il modo in cui gli utenti vivono l'esperienza tecnologica quotidiana.

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