I racet mot 3 nanometer fick världens största kontraktstillverkare TSMC fick se sig akterseglade av Samsung, som under sommaren gick in i produktion med sin teknik och samtidigt introducerade den nya transistortypen GAAFET. TSMC som också under 2022 inlett produktion på 3 nanometer avrundar årets sista dagar med en ceremoni för markera startskottet för massproduktion.
Tillställningen med det inte fullt så festliga namnet 3nm Volume Production and Capacity Expansion Ceremony hölls i Southern Taiwan Science Park (STSP) vid anläggningen Fab 18, som blir den största fabriken för tillverkning med tekniken. På plats var såväl taiwanesiska regeringsföreträdare som bolag i leveranskedjan, akademin och intresseorganisationer.
Anläggningen Fab 18 med fokus på 3 nanometer tar plats bland världens absolut största största för kretstillverkning. Fabriken byggs i åtta etapper, av TSMC kallade Phases, där ett renrum om 58 000 kvadratmeter tillkommer i varje etapp. Lika imponerande som dess fysiska storlek är de totala investeringarna som beräknas till 60,4 miljarder USD – motsvarande svindlande 631 miljarder kronor.
Under ceremonin tillkännagav TSMC även att bolagets nya R&D Center i Hsinchu Science Park slår upp portarna under andra kvartalet 2023. Faciliteten ska bemannas av 8 000 anställda inom forskning och utveckling, bland annat för framtida tillverkningstekniker. Bolaget är även i full gång med förberedelserna för sin framtida 2-nanometersfabrik, som ska byggas i sex etapper, och förläggas i Hsinchu och Central Taiwan Science Park.
TSMC:s 3-nanometersteknik väntas likt 7 nanometer bli en långlivad och populär sådan. Enbart under de kommande fem årens volymproduktion räknar TSMC med att tillverka kretsar på 3 nanometer till ett marknadsvärde om 1,5 biljoner USD. Vad detta motsvarar i omsättning för TSMC är dock ingenting bolaget förtäljer.
I jämförelse med 5 nanometer utlovar TSMC en prestandaökning om 10–15 procent vid samma effekt som samma krets tillverkad på 5 nanometer, 30 procent lägre strömförbrukning vid samma prestanda och 1,6 gånger högre transistortäthet. En brasklapp för det senare är att det endast gäller logiska transistorer – minnesorienterade sådana som exempelvis SRAM-cacheminne skalar i princip inte alls jämfört med 5 nanometer.
Samtidigt som krympningar av transistorer blir svårare skenar kostnaderna, där kostnaden per transistor redan med 5 nanometer kunde vara högre jämfört med 7 nanometer. Industrin börjar närma sig en brytpunkt där kretsdesigners får börja betala mer för prestanda per transistor, istället för att med nya noder kunna framställa mer kostnadseffektiva produkter.
I ett försök att mildra kostnadsdelen är TSMC:s 3 nanometer först ut med Finflex, som gör det möjligt för kretsdesigner att på samma krets mer finkornigt välja mellan olika cellbibliotek. Tanken är att använda mer transistortäta transistorer på delar där prestanda inte är av prioritet, och vice-versa för beräkningsenheter där möjligheten att skruva upp klockfrekvenser är viktig.
