Την 1η Απριλίου 2025, ο ταϊβανέζικος κατασκευαστής TSMC παρουσίασε το πιο προηγμένο μικροτσίπ στον κόσμο κατασκευασμένο σε κλίμακα 2nm. Η μαζική παραγωγή αναμένεται για το δεύτερο εξάμηνο του 2025, και η TSMC υπόσχεται ότι θα αποτελέσει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός σε επιδόσεις και ενεργειακή αποδοτικότητα, κάτι που δυνητικά θα αναδιαμορφώσει το τεχνολογικό τοπίο.
Τα μικροτσίπ αποτελούν το θεμέλιο της σύγχρονης τεχνολογίας και βρίσκονται σχεδόν σε όλες τις ηλεκτρονικές συσκευές, από τις ηλεκτρικές οδοντόβουρτσες και τα smartphones μέχρι τους φορητούς υπολογιστές και τις οικιακές συσκευές. Κατασκευάζονται με τη διαστρωμάτωση και τη χάραξη υλικών όπως το πυρίτιο για τη δημιουργία μικροσκοπικών κυκλωμάτων που περιέχουν δισεκατομμύρια τρανζίστορ.
Αυτά τα τρανζίστορ είναι ουσιαστικά μικροσκοπικοί διακόπτες, που διαχειρίζονται τη ροή του ηλεκτρισμού και επιτρέπουν τη λειτουργία των υπολογιστών. Γενικά, όσο περισσότερα τρανζίστορ περιέχει ένα τσιπ, τόσο πιο γρήγορο και ισχυρό γίνεται. Η βιομηχανία μικροτσίπ προσπαθεί συνεχώς να τοποθετεί περισσότερα τρανζίστορ σε μικρότερη επιφάνεια, οδηγώντας σε ταχύτερες, ισχυρότερες και ενεργειακά αποδοτικότερες τεχνολογικές συσκευές.
Σε σύγκριση με τα προηγούμενα πιο προηγμένα τσιπ σε κλίμακα 3nm, η τεχνολογία 2nm της TSMC αναμένεται να προσφέρει αξιοσημείωτα οφέλη. Αυτά περιλαμβάνουν αύξηση της υπολογιστικής ταχύτητας κατά 10%-15% στο ίδιο επίπεδο ισχύος ή μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά 20-30% στην ίδια ταχύτητα. Επιπλέον, η πυκνότητα των τρανζίστορ στα τσιπ των 2nm αυξάνεται κατά περίπου 15%, σε σχέση με την τεχνολογία των 3nm. Αυτό θα επιτρέψει στις συσκευές να λειτουργούν ταχύτερα, να καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια και να διαχειρίζονται πιο σύνθετες εργασίες αποτελεσματικά.
Η βιομηχανία μικροτσίπ της Ταϊβάν είναι στενά συνδεδεμένη με την ασφάλεια της. Μερικές φορές αναφέρεται ως «ασπίδα πυριτίου», επειδή η ευρεία οικονομική της σημασία δίνει κίνητρα στις ΗΠΑ και τους συμμάχους να υπερασπιστούν την Ταϊβάν από το ενδεχόμενο κινεζικής εισβολής. Η TSMC σύναψε πρόσφατα συμφωνία ύψους 100 δισεκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ για την κατασκευή πέντε νέων εργοστασίων στις ΗΠΑ. Ωστόσο, υπάρχει αβεβαιότητα σχετικά με το αν τα τσιπ των 2nm μπορούν να κατασκευαστούν εκτός Ταϊβάν, καθώς ορισμένοι αξιωματούχοι ανησυχούν ότι αυτό θα μπορούσε να υπονομεύσει την ασφάλεια του νησιού.
Η TSMC, η οποία ιδρύθηκε το 1987 ως Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, κατασκευάζει τσιπ για άλλες εταιρείες. Η Ταϊβάν αντιπροσωπεύει το 60% της παγκόσμιας αγοράς «foundry» (η εξωτερική ανάθεση της κατασκευής ημιαγωγών) και η συντριπτική πλειοψηφία αυτής προέρχεται μόνο από την TSMC. Τα υπερσύγχρονα μικροτσίπ της TSMC χρησιμοποιούνται από άλλες εταιρείες σε ένα ευρύ φάσμα συσκευών. Κατασκευάζει τους επεξεργαστές της σειράς Α της Apple που χρησιμοποιούνται στα iPhone, iPad και Mac, ενώ παράγει τις μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU) της Nvidia που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές μηχανικής μάθησης και τεχνητής νοημοσύνης. Κατασκευάζει επίσης τους επεξεργαστές Ryzen και EPYC της AMD που χρησιμοποιούνται από υπερυπολογιστές παγκοσμίως και παράγει τους επεξεργαστές Snapdragon της Qualcomm, που χρησιμοποιούνται από τα smartphones της Samsung, της Xiaomi, της OnePlus και της Google.
Το 2020, η TSMC ξεκίνησε μια ειδική διαδικασία σμίκρυνσης μικροτσίπ, που ονομάζεται τεχνολογία 5nm FinFET, η οποία έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη των smartphone και των υπολογιστών υψηλών επιδόσεων (HPC). HPC είναι η πρακτική της ταυτόχρονης εργασίας πολλών επεξεργαστών σε πολύπλοκα υπολογιστικά προβλήματα. Δύο χρόνια αργότερα, η TSMC εγκαινίασε μια διαδικασία 3nm που βασίζεται σε ακόμη μικρότερα μικροτσίπ. Αυτό βελτίωσε περαιτέρω τις επιδόσεις και την αποδοτικότητα ισχύος. Ο επεξεργαστής της σειράς Α της Apple, για παράδειγμα, βασίζεται σε αυτή την τεχνολογία.
Τα smartphones, οι φορητοί υπολογιστές και τα tablet με τσιπ 2nm θα μπορούσαν να επωφεληθούν από καλύτερες επιδόσεις και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Αυτό θα οδηγήσει σε μικρότερες, ελαφρύτερες συσκευές χωρίς να θυσιάζεται η ισχύς. Η αποδοτικότητα και η ταχύτητα των τσιπ των 2nm έχει τη δυνατότητα να ενισχύσει εφαρμογές που βασίζονται στην AI, όπως οι φωνητικοί βοηθοί, η μετάφραση γλωσσών σε πραγματικό χρόνο και τα αυτόνομα συστήματα υπολογιστών (αυτά που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με ελάχιστη ή καθόλου ανθρώπινη συμβολή).
Τα κέντρα δεδομένων θα μπορούσαν να έχουν μειωμένη κατανάλωση ενέργειας και βελτιωμένες δυνατότητες επεξεργασίας, συμβάλλοντας στην επίτευξη των στόχων περιβαλλοντικής βιωσιμότητας. Τομείς όπως τα αυτόνομα οχήματα και η ρομποτική θα μπορούσαν να επωφεληθούν από την αυξημένη ταχύτητα επεξεργασίας και την αξιοπιστία των νέων τσιπ, καθιστώντας τις τεχνολογίες αυτές ασφαλέστερες και πιο πρακτικές για ευρεία υιοθέτηση.
Όλα αυτά ακούγονται πολύ ελπιδοφόρα, αλλά ενώ τα τσιπ των 2 nm αποτελούν τεχνολογικό ορόσημο, θέτουν και προκλήσεις. Η πρώτη σχετίζεται με την πολυπλοκότητα της κατασκευής. Η παραγωγή τσιπ 2nm απαιτεί τεχνικές αιχμής όπως η λιθογραφία ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας (EUV). Αυτή η πολύπλοκη και ακριβή διαδικασία αυξάνει το κόστος παραγωγής και απαιτεί εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια. Ένα άλλο μεγάλο ζήτημα είναι η θερμότητα. Ακόμη και με σχετικά χαμηλότερη κατανάλωση, καθώς τα τρανζίστορ συρρικνώνονται και οι πυκνότητες αυξάνονται, η διαχείριση της απαγωγής θερμότητας γίνεται καθοριστική πρόκληση. Η υπερθέρμανση μπορεί να επηρεάσει την απόδοση και την ανθεκτικότητα του τσιπ. Επιπλέον, σε τόσο μικρή κλίμακα, τα παραδοσιακά υλικά όπως το πυρίτιο μπορεί να φτάσουν στα όρια των επιδόσεών τους, απαιτώντας την εξερεύνηση διαφορετικών υλικών.
Με αυτά τα δεδομένα, η αυξημένη υπολογιστική ισχύς, η ενεργειακή απόδοση και η μικρογραφία που επιτρέπουν αυτά τα τσιπ θα μπορούσαν να αποτελέσουν την πύλη για μια νέα εποχή των καταναλωτικών και βιομηχανικών υπολογιστών. Τα μικρότερα τσιπ θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε καινοτομίες στην αυριανή τεχνολογία, δημιουργώντας συσκευές που δεν είναι μόνο ισχυρές αλλά και διακριτικές και πιο φιλικές προς το περιβάλλον.
[via]
