Các Chip 2nm đã trở thành mục tiêu lớn mới. Từ ngành công nghiệp bán dẫn. Chúng ta không còn nói về một khái niệm xa vời nữa, mà là một công nghệ đang bắt đầu được đưa vào sản xuất thực tế và sẽ định hướng cho các thế hệ CPU, GPU và SoC tiếp theo dành cho người tiêu dùng, trung tâm dữ liệu và trí tuệ nhân tạo.
Đồng thời Quá trình chuyển đổi sang kích thước 2 nm đang chứng tỏ là không hề đơn giản.Chi phí tăng vọt, tắc nghẽn trong công nghệ đóng gói tiên tiến, nghi ngờ về năng suất trên mỗi tấm wafer và sự cạnh tranh khốc liệt giữa TSMC, Intel và Samsung, trong khi các đối thủ như Apple, NVIDIA, AMD, Qualcomm, Fujitsu hay Broadcom đang tự định vị mình để tận dụng công nghệ in thạch bản mới này theo cách riêng của họ.
Ngày nay, chip 2nm thực sự có ý nghĩa gì?
Điều đầu tiên cần làm rõ là, tại thời điểm này, Con số “2 nm” chủ yếu là một nhãn hiệu tiếp thị hơn là một phép đo vật lý chính xác.Nó không còn mô tả chính xác chiều dài cổng của bóng bán dẫn, khoảng cách giữa chúng, hoặc các thông số hình học cụ thể khác. Mỗi nhà máy sản xuất (TSMC, Intel, Samsung, v.v.) định nghĩa các nút của mình theo cách họ thấy phù hợp, kết hợp nhiều số liệu nội bộ khác nhau, điều này làm phức tạp đáng kể việc so sánh trực tiếp giữa các quy trình.
Tuy vậy, thuật ngữ này vẫn tiếp tục được sử dụng vì nó đánh dấu một điều gì đó. hạng mục tích hợp cực kỳ tiên tiếnĐiều này liên quan đến mật độ bóng bán dẫn cao hơn, hiệu năng tốt hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn trên mỗi thao tác so với các công nghệ trước đó như 5 nm, 4 nm hoặc 3 nm. Nói cách khác, mặc dù "nanomet" không còn mang nghĩa đen nữa, nhưng chúng vẫn dùng để chỉ vị trí của mỗi nút công nghệ trên nấc thang phát triển.
Trên thực tế, việc chuyển từ các quy trình như 3 nm hoặc 4 nm sang 2 nm bao gồm những điều sau: Có được những con chip nhanh hơn hoặc hiệu quả hơn, hoặc đạt được sự cân bằng tốt hơn giữa hai yếu tố đó.Điều này đồng nghĩa với việc có nhiều lõi hơn, bộ nhớ đệm lớn hơn, nhiều đơn vị AI hơn và tần số cao hơn trong cùng kích thước chip, hoặc duy trì hiệu năng tương tự trong khi giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng.
Do đó, công nghệ in thạch bản 2 nm không chỉ là vấn đề tiếp thị: Đây là nền tảng cho làn sóng sản phẩm hiệu năng cao tiếp theo.Từ bộ xử lý máy tính để bàn và máy tính xách tay đến bộ tăng tốc AI và siêu máy tính, bao gồm cả các SoC di động cao cấp.
Từ FinFET đến GAAFET/Nanosheet: một bước chuyển đổi thế hệ trong công nghệ bóng bán dẫn
Một trong những bước tiến lớn liên quan đến công nghệ 2 nm không chỉ là kích thước "danh nghĩa" của nút mà còn là loại bóng bán dẫn. Ngành công nghiệp đang dần chuyển dịch khỏi các công nghệ FinFET truyền thống., vốn là nền tảng từ công nghệ 22 nm/16 nm, để chuyển sang các kiến trúc kiểu GAAFET (Gate-All-Around), còn được gọi là nanosheet hoặc nanolaminate.
Trong FinFET, cổng bao quanh một phần kênh dẫn của transistor, trong khi ở GAAFET thì... Cổng này bao quanh toàn bộ kênh đào.Điều này cho phép kiểm soát dòng điện chính xác hơn nhiều. Nhờ đó, giảm rò rỉ, tản nhiệt tốt hơn và tiếp tục điều chỉnh điện áp và tần số ngay cả khi mật độ transistor tăng lên đáng kể.
Ví dụ, TSMC đã đặt tên cho phương pháp tiếp cận của mình là Tấm nano N2 với công nghệ NanoflexChiến lược này cho phép kết hợp các chiều cao nanosheet khác nhau và mật độ ô logic khác nhau trong một diện tích rất nhỏ, điều chỉnh thiết kế theo từng phần của chip: một số khu vực được tối ưu hóa cho hiệu suất tối đa và các khu vực khác được thiết kế để tiết kiệm năng lượng.
Samsung đã nghiên cứu các biến thể của GAAFET trong một thời gian và Ông thậm chí còn xem xét các vật liệu thay thế khác như molypden. Để cải thiện khả năng di chuyển của electron và giải quyết tốt hơn các vấn đề về nhiệt phát sinh khi thu nhỏ hơn nữa. Về phần mình, Intel đề cập đến các bóng bán dẫn GAA dựa trên các tấm nano trong... các nút như 20A và 18ATrong đó, kiến trúc này cũng được kết hợp với hệ thống cấp nguồn ở mặt sau của chip.
Công nghệ sản xuất 2nm hứa hẹn mang lại những cải tiến gì?
Các nhà sản xuất thường cung cấp số liệu bằng cách so sánh một công nghệ sản xuất với công nghệ tiền nhiệm trực tiếp của nó. Trong trường hợp công nghệ 2 nm, Những con số đang được thảo luận vô cùng hấp dẫn.Tuy nhiên, chúng luôn phụ thuộc vào thiết kế chip cụ thể và loại khối lượng công việc:
Theo Abhijeet Chakraborty, kiến trúc sư phần mềm tại Synopsys, một khách hàng chuyển đổi từ công nghệ 3 nm sang 2 nm có thể kỳ vọng vào những điều sau:
- Hiệu suất cao hơn từ 10% đến 15%. ở cùng mức công suất.
- Tiêu thụ năng lượng giảm từ 20% đến 30%. với hiệu suất tương đương.
- Mật độ bóng bán dẫn cao hơn khoảng 15%. trong cùng một khu vực.
TSMC đưa ra các số liệu tương tự cho công nghệ N2 so với N3E: Hiệu năng cao hơn tới 15% hoặc mức tiêu thụ điện năng thấp hơn tới 30%.Với mật độ bóng bán dẫn được nhân lên 1,15 lần nhờ các bóng bán dẫn nanosheet Nanoflex, sự kết hợp giữa hiệu năng và hiệu quả này chính là lý do khiến các ông lớn như Apple và NVIDIA đặt trước dung lượng sản xuất trên tiến trình này từ rất sớm.
Thay mặt Intel, Ben Sell, phó chủ tịch phát triển công nghệ, nhấn mạnh rằng ở các nút tương đương 2nm, chẳng hạn như 18A, Ưu tiên không chỉ là đạt được tần số cao hơn.mà mục đích chính là cải thiện hiệu suất trên mỗi watt và giảm diện tích cần thiết cho một mức công suất tính toán nhất định. Từ góc độ thị trường, điều này có nghĩa là công suất mạnh hơn trong cùng một kích thước hoặc hiệu quả cao hơn nhiều trong khi vẫn duy trì hiệu suất.
Dù sao đi nữa, bước nhảy vọt 2-3 “nanomet trong tiếp thị” cũng rất dễ nhận thấy trong thực tế: Sự khác biệt giữa 5 nm và 3 nm là đáng kể. Đối với các nhà sản xuất như AMD, NVIDIA, Qualcomm hay Apple, việc chuyển sang công nghệ 2 nm cũng đi theo con đường tương tự, mặc dù với chi phí sản xuất cao hơn nhiều và những thách thức kỹ thuật ngày càng tăng.
TSMC: Nhà lãnh đạo tiên phong trong công nghệ 2nm
TSMC đã là công ty hàng đầu trong nhiều năm qua. là "nhà sản xuất ngầm" chính của một nửa lĩnh vực công nghệ.Các nhà máy của họ sản xuất chip cho điện thoại di động, card đồ họa, CPU máy tính để bàn và máy tính xách tay, bộ xử lý cho máy chủ, máy chơi game và nhiều hơn nữa. Thị phần của họ trong lĩnh vực gia công chip tiên tiến đạt khoảng 60%, mang lại cho họ vị thế thống trị rõ rệt.
Công ty đã bắt đầu sản xuất tấm bán dẫn tại nút N2 của nó Dựa trên công nghệ nanosheet, công nghệ “2 nm” nổi tiếng, công nghệ này đại diện cho một bước chuyển đổi thế hệ so với N3E, không chỉ do chính công nghệ in thạch bản mà còn do bước nhảy vọt từ bóng bán dẫn FinFET sang bóng bán dẫn GAA với công nghệ Nanoflex. Một trong những khách hàng lớn đầu tiên tận dụng công nghệ này sẽ là AMD, được cho là đã hoàn thành việc thiết kế chip CCD cho kiến trúc Zen 6 tương lai của mình trên nút N2, với dự kiến ra mắt vào khoảng năm 2026.
Để đồng hành cùng N2, TSMC đã thiết kế một sản phẩm... toàn bộ họ các quy trình phái sinh:
- N2P, hướng tới hiệu quả năng lượng cao hơn.
- N2X, tập trung vào hiệu suất cực cao Dành cho các ứng dụng có TDP cao.
- A16 SPR, một chip xử lý tiên tiến hơn nữa với nguồn điện phía sau (Super Power Rail).
Trong trường hợp của A16 SPR, dữ liệu sơ bộ cho thấy có thể lên đến... Nhanh hơn N2P từ 8-10%. ở cùng mức điện áp, hoặc giảm mức tiêu thụ điện năng từ 15-20% trong khi vẫn duy trì hiệu năng. Nhìn xa hơn, TSMC cũng đã vạch ra lộ trình hướng tới A14, tự hào với hiệu năng cao hơn tới 1,8 lần ở cùng mức công suất đầu ra và hiệu quả năng lượng tốt hơn tới 4,2 lần trong một số trường hợp nhất định.
Để duy trì đợt tấn công này, TSMC đã phân bổ nguồn lực. Ít nhất hai nhà máy chính (Fab 20 và Fab 22) sẽ sản xuất chip 2nm.Không chỉ đơn thuần là nâng cấp máy móc: cần đầu tư hàng tỷ đô la vào các thiết bị EUV tiên tiến hơn nữa, hệ thống đo lường, dây chuyền đóng gói và thử nghiệm mới, cùng toàn bộ cơ sở hạ tầng liên quan đến một công nghệ sản xuất phức tạp như vậy.
Điểm nghẽn trong công nghệ đóng gói tiên tiến: CoWoS-L và các công ty liên quan
Mặt khác, khách hàng của TSMC giờ đây không chỉ muốn "một tấm wafer 2nm" và không hơn thế nữa. Nhu cầu tập trung vào các chip phức tạp với công nghệ đóng gói tiên tiến.Ví dụ như CoWoS-L, có khả năng tích hợp nhiều chip trên một lớp trung gian mật độ cực cao và, trong nhiều trường hợp, với bộ nhớ xếp chồng.
CoWoS-L cho phép đặt nhiều chip (CPU, GPU, chiplet bộ nhớ đệm, HBM, v.v.) trên một lớp trung gian silicon hoặc vật liệu tương tự. các kết nối liên mạng cực kỳ dày đặc, băng thông caoVấn đề là loại bao bì này gây ra thêm những thách thức khác, chẳng hạn như sự giãn nở nhiệt: các vật liệu khác nhau giãn nở không đồng đều theo nhiệt độ, điều này có thể gây ra biến dạng, ứng suất cơ học, vết nứt nhỏ hoặc hỏng mối nối.
Người ta ước tính rằng Theo các nguồn tin, NVIDIA đã đặt trước khoảng 70% công suất sản xuất CoWoS-L của TSMC.Điều này đã dẫn đến tình trạng thiếu hụt đáng kể các gói phần mềm tiên tiến này đối với các khách hàng khác. Các sản phẩm như GPU AI của NVIDIA, bộ xử lý EPYC của AMD với bộ nhớ đệm 3D V-Cache và các bộ xử lý Xeon thế hệ tương lai với khối bộ nhớ đệm lớn đều dựa chính xác vào loại tích hợp này để đạt được hiệu năng cao.
Tình trạng tắc nghẽn này đã gây ra những hậu quả rõ rệt: TSMC buộc phải trì hoãn việc giao hàng liên quan đến kiến trúc Blackwell của NVIDIA.Hãng này viện dẫn các vấn đề về hiệu năng với CoWoS-L và những hạn chế về dung lượng. Đồng thời, công ty đang chuẩn bị quy trình A16 (khoảng 1,6 nm) với Super Power Rail, trong đó NVIDIA đã được liệt kê là khách hàng ưu tiên.
Tóm lại, mặc dù công nghệ khắc quang 2 nm là điểm nổi bật thu hút sự chú ý, Phần lớn giá trị (và cả những vấn đề) đến từ bao bì 2.5D và 3D.Các thiết kế dựa trên chiplet, bộ nhớ đệm xếp chồng và bộ nhớ gần điện toán mới thực sự tối đa hóa lợi thế của các công nghệ này, và đó cũng là nơi TSMC cần mở rộng năng lực sản xuất một cách nhanh chóng.
Intel và Samsung: những đối thủ cạnh tranh khác trong việc thống trị thị trường chip 2nm.
Khi TSMC củng cố vị thế dẫn đầu của mình, Intel và Samsung coi công nghệ 2nm là một cơ hội chiến lược. Để lấy lại vị thế và thuyết phục khách hàng bên ngoài rằng công nghệ của họ có tính cạnh tranh, không chỉ đối với sản phẩm của riêng họ.
Samsung đang trải qua thời kỳ khó khăn: Doanh thu mảng bán dẫn của công ty đã giảm khoảng 37,5% trong năm 2023. Theo Gartner, công ty đã buộc phải điều chỉnh lại kế hoạch mở rộng và lực lượng lao động so với năm 2022. Mặc dù vậy, công ty vẫn duy trì mục tiêu vượt qua TSMC và các đối thủ khác như Intel trong vòng 5 năm, như lời cựu tổng giám đốc bộ phận bán dẫn, Kye Hyun Kyung, đã tuyên bố.
Chiến lược của Samsung bao gồm để ra mắt các nút GAAFET và sẵn sàng cho sản xuất hàng loạt 2nm. Samsung sẽ triển khai chiến lược sản xuất của mình khi nhu cầu thị trường cho phép, đối với cả SoC di động và các giải pháp hiệu năng cao cũng như trung tâm dữ liệu. Công ty đã và đang nghiên cứu các công nghệ đóng gói tiên tiến và vật liệu thay thế để giảm thiểu các vấn đề về nhiệt liên quan đến việc thu nhỏ kích thước quá mức. Thông tin chi tiết hơn về chiến lược sản xuất của Samsung có thể được tìm thấy trong [liên kết đến trang web/nguồn của Samsung]. kế hoạch của họ để sản xuất các lõi Exynos.
Trong trường hợp của Intel, cách tiếp cận hơi khác một chút. Pat Gelsinger, cựu CEO của hãng, hứa hẹn sẽ giành lại vị trí dẫn đầu trong các quy trình sản xuất Với lộ trình phát triển đầy tham vọng bao gồm các thế hệ chip như Intel 4, Intel 3, 20A và 18A liên tiếp nhau. Dave Zinsser, giám đốc tài chính của công ty, tiết lộ rằng Intel đã quyết định bỏ qua việc tiếp thị sản phẩm 20A. để tiết kiệm khoảng 500 triệu đô la bằng cách phân bổ lại một số nguồn lực đó cho mục 18A.
Ben Sell đã xác nhận rằng Giống 18A đã đạt độ chín cần thiết để bắt đầu sản xuất quy mô lớn vào năm 2025.Về mặt tiếp thị, công nghệ này nằm trong phạm vi 2nm (khoảng 1,8nm), kết hợp các bóng bán dẫn GAA dạng lá nano với hệ thống nguồn đặt ở mặt sau của chip, rất phù hợp với những gì TSMC đang đề xuất với A16 SPR.
Đối với Intel, thách thức lớn không chỉ là việc ra mắt các CPU của riêng mình dựa trên kiến trúc 18A, chẳng hạn như Panther Lake hoặc các dòng sản phẩm tương lai, mà còn là... để giành được sự tin tưởng của các công ty bên thứ ba trong bộ phận đúc của mình. và sản xuất các thiết kế giá trị cao của họ tại đó. Mấu chốt là phải chứng minh được năng suất bán dẫn cạnh tranh, sự ổn định sản xuất và thời gian giao hàng đáng tin cậy so với TSMC.
Fujitsu, Broadcom và cột mốc 2nm trong lĩnh vực siêu máy tính
Trong khi các tập đoàn tiêu dùng khổng lồ đang tinh chỉnh mạng lưới của họ, Fujitsu và Broadcom đã đưa ra tuyên bố mạnh mẽ trong lĩnh vực điện toán hiệu năng cao (HPC) và trí tuệ nhân tạo cấp cao.Hợp tác với TSMC, họ đã bắt đầu sản xuất một SoC 2nm có tên gọi FUJITSU-MONAKA, dành cho siêu máy tính lớn tiếp theo của Nhật Bản, FugakuNEXT, do RIKEN dẫn đầu.
Con chip này được thiết kế đặc biệt để đáp ứng các tác vụ siêu máy tính và trí tuệ nhân tạo quy mô lớn. Nó có 144 lõi và gói 3,5D (XDSiP).Điều này hàm ý mức độ tích hợp tiên tiến hơn nhiều so với công nghệ 2.5D thông thường. Mục tiêu là kết hợp hiệu năng tính toán khổng lồ với mức tiêu thụ năng lượng thấp, một ưu tiên tuyệt đối đối với các máy tính tầm cỡ này.
Để nuôi dưỡng một "quái vật" như vậy, FUJITSU-MONAKA đã tích hợp... một hệ thống con bộ nhớ với mười hai kênh DDR5Ngoài khả năng hỗ trợ PCIe 6.0 và CXL 3.0, sự kết hợp này biến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các khối lượng công việc AI khổng lồ và các mô phỏng khoa học đòi hỏi khắt khe, nơi độ trễ và băng thông bộ nhớ cũng quan trọng không kém sức mạnh tính toán thô.
Mặc dù đây không phải là chip 2nm đầu tiên được công bố, Điểm nổi bật của nó là một trong những công ty đầu tiên trong lĩnh vực này thực sự đi vào sản xuất và hợp tác với một khách hàng cụ thể.Thay vì chỉ dừng lại ở giai đoạn trình chiếu PowerPoint và phát hành thông cáo báo chí, dự kiến Fujitsu sẽ đi vào hoạt động tại các trung tâm dữ liệu và siêu máy tính vào năm 2027, củng cố vị thế của hãng trong phân khúc HPC so với các đối thủ như AMD (Instinct), NVIDIA (Grace, Grace Hopper) và Intel (Xeon, Gaudi).
Động thái này chứng tỏ rằng công nghệ 2nm không chỉ dành cho điện thoại di động cao cấp hoặc máy tính cá nhân: Siêu máy tính và trí tuệ nhân tạo cao cấp là một số lĩnh vực đầu tiên mà các chip được sản xuất trên thế hệ này sẽ được sử dụng hết công suất.Bởi vì đó là nơi bạn phải trả giá cao nhất cho mỗi watt tiết kiệm được và mỗi phần trăm hiệu suất tăng thêm.
Tác động của công nghệ 2nm đối với máy tính cá nhân, thiết bị di động và phần cứng gia đình.
Nếu nhìn vào người dùng thông thường, hiện nay hầu hết các CPU máy tính để bàn và máy tính xách tay dùng tại nhà vẫn chạy trên các node như... 5 nm và 7 nm trong trường hợp của AMD Ryzen.và các quy trình tương đương hoặc cũ hơn một chút trong một số dòng sản phẩm của Intel. Trong các thiết bị di động, phân khúc cao cấp đã đạt khoảng 3 và 4 nm, với các ví dụ như chip của Apple hoặc một số SoC từ Qualcomm và MediaTek.
Với bối cảnh này, Trong thời gian ngắn, chúng ta sẽ không thấy các CPU máy tính để bàn "hoàn chỉnh" được sản xuất hàng loạt hoàn toàn trên quy trình 2nm.Chi phí sản xuất mỗi tấm wafer tăng vọt khoảng 50% hoặc hơn khi chuyển từ công nghệ 5nm sang 3nm rồi sang 2nm, và lợi nhuận chỉ được đảm bảo trong các phân khúc có biên lợi nhuận trên mỗi chip rất cao, chẳng hạn như GPU AI, bộ xử lý máy chủ hoặc SoC siêu cao cấp.
Trong môi trường trong nước, xu hướng trước mắt là Lựa chọn thiết kế không đồng nhất với nhiều công đoạn sản xuất khác nhau trong cùng một sản phẩm.Intel đã sử dụng các quy trình khắc quang khác nhau trong một gói duy nhất để kết hợp các lõi hiệu năng cao, lõi tiết kiệm năng lượng, đồ họa tích hợp và bộ điều khiển I/O một cách cân bằng về chi phí. AMD cũng theo đuổi cách tiếp cận tương tự: một quy trình khắc quang tiên tiến cho các chiplet lõi (CCD) và một quy trình hoàn thiện hơn cho chip I/O.
Điều này có nghĩa là, trong trung hạn, chúng ta rất có thể sẽ thấy Các sản phẩm lai, trong đó một số bộ phận của chip (chẳng hạn như khối tính toán chính, NPU hoặc một số chiplet bộ nhớ đệm) thực sự được sản xuất trên tiến trình 2 nm.Trong khi đó, một số hãng khác sẽ tiếp tục sử dụng các công nghệ sản xuất rẻ hơn như 3nm, 4nm, hoặc thậm chí 6nm. Mục tiêu là cân bằng giữa chi phí, hiệu năng và mức tiêu thụ điện năng mà không làm tăng đáng kể giá thành cuối cùng cho người tiêu dùng.
Việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) vào mọi lĩnh vực đã tạo thêm áp lực: hiện nay Hầu hết các SoC hoặc CPU hiện đại đều cần tích hợp một NPU hoặc bộ tăng tốc chuyên dụng. Để chạy các mô hình AI một cách hiệu quả. Điều này làm tăng độ phức tạp của thiết kế và yêu cầu logic chuyên dụng hơn trên chip, điều mà công nghệ 2nm rất hấp dẫn nhưng cũng rất đắt đỏ.
Chi phí, năng suất mỗi tấm wafer và lý do tại sao không phải ai cũng sẽ chuyển đổi ngay lập tức.
Công nghệ in thạch bản tiên tiến luôn đắt đỏ, nhưng với công nghệ 3 nm và 2 nm thì giá thành đã giảm đáng kể. Chi phí đã tăng vọt đến mức khiến bạn phải suy nghĩ kỹ.Người ta cho rằng một tấm wafer 2nm có thể có giá từ 25.000 đến 30.000 đô la, tùy thuộc vào lợi nhuận của TSMC và trên hết là tỷ lệ sản phẩm đạt được.
Vào thời điểm bắt đầu vòng đời của một nút, Năng suất trên mỗi tấm wafer thường có thể được cải thiện rõ rệt.Hiện nay có nhiều chip bị lỗi hơn, nhiều tấm bán dẫn không thể sử dụng được hơn và cần nhiều điều chỉnh quy trình hơn. Các nhà sản xuất lớn đặt mục tiêu đạt được tỷ lệ sản phẩm đạt ít nhất 70% trên các tiến trình 2nm để thực sự có lợi nhuận và hấp dẫn đối với khách hàng. Cho đến khi đạt được ngưỡng đó, giá cả và những hạn chế về năng lực sản xuất vẫn còn rất lớn.
Điều này giải thích tại sao nhiều thiết kế vẫn tiếp tục dựa vào các công nghệ sản xuất như 3 nm, 4 nm hoặc 5 nm, trong đó Sự cân bằng giữa hiệu năng, mức tiêu thụ điện năng và chi phí đã rất tốt.Việc chuyển sang công nghệ 2nm cho sản phẩm có khối lượng sản xuất trung bình hoặc thấp, chẳng hạn như bộ xử lý tầm trung hoặc SoC cho các thiết bị không thuộc phân khúc cao cấp, trở nên phức tạp khi chi phí sản xuất tấm wafer gần như tăng gấp đôi.
Ngoài tất cả những điều này, từ 14 nm đến 5 nm, ngành công nghiệp đã trải qua một giai đoạn tiến bộ rất nhanh và tương đối "thuận lợi".Điều này đặc biệt đúng với TSMC, công ty đã chuyển đổi sang công nghệ 7nm và 5nm mà không gặp phải trở ngại lớn nào. Tốc độ thay đổi, cùng với sự bùng nổ của các trung tâm dữ liệu AI và sự tăng trưởng mạnh mẽ của ngành điện tử tiêu dùng, đã đẩy năng lực sản xuất và vốn đầu tư cần thiết vào các nhà máy mới đến giới hạn.
Ngược lại, quá trình chuyển đổi của Intel từ công nghệ 10nm sang công nghệ 7nm tương đương lại gặp nhiều khó khăn hơn, với sự chậm trễ và các vấn đề về hiệu năng khiến hãng mất thị phần. Sự tương phản này đã cho thấy rõ rằng Mỗi nút công nghệ tiên tiến mới đều khó khăn và tốn kém hơn nút trước đó.Và việc chỉ thu nhỏ bóng bán dẫn là chưa đủ: kiến trúc, bao bì và hệ thống cung cấp điện cần được thiết kế lại gần như từ đầu.
Người dùng cuối có thể mong đợi gì từ chip 2nm?
Xét từ góc độ sử dụng hàng ngày, Chip 2nm sẽ không tạo ra bước nhảy vọt "thần kỳ" như những gì chúng ta đã thấy hơn một thập kỷ trước.Khi một thế hệ mới giảm mức tiêu thụ xuống một nửa, kỷ nguyên của những phép màu thu nhỏ vĩ đại đã kết thúc; giờ đây chúng ta nói về những cải tiến dần dần nhưng được thực hiện một cách tỉ mỉ.
Trong những năm tới, tác động của công nghệ 2 nm sẽ được cảm nhận đầu tiên ở... phân khúc cao cấp và chuyên nghiệpMáy chủ, máy trạm, bộ tăng tốc AI, GPU đa năng, và sau này là điện thoại thông minh và máy tính xách tay cao cấp. Đó là nơi mà mỗi cải tiến nhỏ về hiệu năng trên mỗi watt đều chuyển thành các hợp đồng trị giá hàng triệu đô la và lợi thế cạnh tranh thực sự.
Đối với người dùng, điều đó có nghĩa là các nhóm có khả năng chạy các mô hình AI lớn hơn tại chỗCác trò chơi phức tạp hơn với tốc độ khung hình tốt hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn, thời gian kết xuất và biên dịch ngắn hơn, và các thiết bị di động duy trì hiệu năng cao trong thời gian dài hơn mà không bị quá nóng.
Trong trung hạn, điều thú vị nhất sẽ là sự kết hợp của các nút này với bao bì 3D và thiết kế dựa trên chipletNhiều chip được xếp chồng lên nhau hơn, bộ nhớ được đặt gần các đơn vị tính toán hơn, các kết nối nội bộ có băng thông rất cao và sự chuyên môn hóa ngày càng tăng của mỗi chiplet theo chức năng của nó (CPU, GPU, NPU, bộ nhớ đệm, I/O…).
Tất cả những kỹ thuật này đều giúp truyền tải thông điệp đến người tiêu dùng ("chip mới, nhanh hơn và hiệu quả hơn"). Điều đó có thể vẫn đúng, nhưng nó ẩn sau kỹ thuật ngày càng phức tạp.Công nghệ 2 nm chỉ là một phần nhỏ trong một bức tranh lớn hơn nhiều, nơi mà mọi chi tiết đều quan trọng để tận dụng tối đa từng watt năng lượng có sẵn.
Với việc sản xuất hàng loạt sắp bắt đầu và các dự án thực tế đầu tiên đã được triển khai, Các chip 2nm được kỳ vọng sẽ là trái tim của thế hệ CPU và bộ tăng tốc tiếp theo.Chúng ta sẽ không thấy sự thay đổi đột ngột từ năm này sang năm khác, mà là một sự tiến bộ ổn định, nơi TSMC, Intel và Samsung cạnh tranh để giành vị trí dẫn đầu về công nghệ, trong khi các khách hàng như Apple, NVIDIA, AMD, Fujitsu và Broadcom tận dụng tối đa hiệu năng từ mỗi thế hệ sản phẩm mới; cuối cùng, đối với người dùng, tất cả những điều này sẽ dẫn đến các thiết bị hoạt động tốt hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn và mở ra những trải nghiệm điện toán mà trước đây dường như chỉ là khoa học viễn tưởng.
