Paātrinās sīkrīkus par 15 procentiem: TSMC ir radījusi "pasaulē modernāko" 2 nm mikroshēmu.

Taipejas uzņēmums TSMC ir izstrādājis divnanometru mikroshēmu, kuras masveida ražošanu plānots uzsākt jau šī gada otrajā pusē.

Kompānija ir pārliecināta, ka viņu čips būs nozīmīgs solis uz priekšu elektronisko ierīču veiktspējas un efektivitātes uzlabošanā. Mūsdienās visi modernie sīkrīki izmanto mikroshēmas, ieskaitot zobu sukas, viedtālruņus, datorus un sadzīves tehniku. Mikroshēmas tiek ražotas, izmantojot elektronisko mikroshēmu slāņu pārklājuma un substrātu materiālu kodināšanas tehnoloģiju, galvenokārt silīciju. Šīs mikroshēmas satur miljardiem mazu tranzistoru, kas kontrolē elektroenerģijas plūsmu.

Lielāks daudzums tranzistoru mikroshēmā nodrošina lielāku aprēķinu operāciju ātrumu un augstāku jaudu. Pašlaik mikroshēmu ražošana ir vērsta uz to izmēra samazināšanu un pēc iespējas lielāka tranzistoru skaita integrēšanu. Salīdzinot ar iepriekšējo 3 nm TSMC mikroshēmu, jaunās paaudzes 2 nm čipi nodrošinās par 10-15% lielāku skaitļošanas ātrumu ar tādu pašu jaudas līmeni vai 20-30% mazāku enerģijas patēriņu pie tās pašas ātruma. Pretstatā 3 nm čipiem, 2 nm - tiem ir par 15% lielāka tranzistoru blīvuma, kas ļaus sīkrīkiem darboties ātrāk un padarīs tos energoefektīvākus.

TSMC īpaši modernas mikroshēmas plaši izmanto citi uzņēmumi dažādās ierīcēs. Uzņēmums ražo Apple A sērijas procesorus, kas tiek izmantoti iPhone, iPad un Mac datoros, kā arī NVidia grafiskos procesorus (GPU), kas tiek izmantoti mašīnmācībā un mākslīgā intelekta programmās.

TSMC arī ražo AMD Ryzen un EPYC procesorus, kas tiek izmantoti superdatoros visā pasaulē, un izgatavo Qualcomm Snapdragon procesorus, kurus izmanto Samsung, Xiaomi, OnePlus un Google tālruņos. Kopš 2020. gada TSMC ir samazinājusi savus mikroshēmu izmērus no 5 līdz 2 nanometriem. Viedtālruņi, klēpjdatori un planšetdatori ar 2 nm mikroshēmām var gūt labuma no labākas veiktspējas un ilgākas akumulatora darbības. Tas novestu pie mazākiem, vieglākiem ierīcēm, neapdraudot to jaudu. 2 nm mikroshēmu efektivitātei un ātrumam ir potenciāls uzlabot mākslīgā intelekta lietojumprogrammas, piemēram, balss asistentus, reāllaika valodu tulkojumus un autonomas datoru sistēmas (kas izveidotas darbam ar minimālu vai bez cilvēka iejaukšanās).

Tomēr 2 nm mikroshēmu ražošana saistīta ar noteiktām grūtībām, jo tā prasa izmantot ekstrēmo ultravioletās litogrāfijas tehnoloģiju, vienu no nākamās paaudzes fotolitogrāfijām nanoelektronikā. Šī metode izmanto ekstrēmo ultravioletā spektra gaismu ar apmēram 13,5 nm viļņa garumu. Lai izveidotu rakstu, izmanto lāzers impulsu plazmu, kas atstaro fotomasku un eksponē substrātu, kas pārklāts ar fotoresitoru. Pašlaik to izmanto tikai modernākajās pusvadītāju ierīcēs.

Vēl viena liela problēma ir siltums. Pat ar relatīvi zemu patēriņu, samazinoties tranzistoru izmēram un blīvumam palielinoties, siltuma izkliedes pārvaldība kļūst par kritisku problēmu. Pārkaršana var būtiski samazināt mikroshēmu veiktspēju un izturību. Tik mazos mērogos tradicionālie materiāli, piemēram, silīcijs, var jau nebūt efektīvi.

Pēc materiāliem The Conversation

Avots: ScienceAlert