کمپانی تایوانی تولیدکننده نیمههادی موسوم به TSMC و شرکت کرهای سامسونگ، ۲ برند برتر دنیا در زمینه صنعت نیمههادی بهشمار میروند. این ۲ کمپانی به منظور زنده نگاه داشتن قانون مور با یکدیگر رقابت میکنند. این قانون بر اساس مشاهدات گوردن مور، بنیانگذار شرکت اینتل در سال ۱۹۶۵ طرحریزی شد و با توجه به آن، تعداد ترانزیستورهای تعبیه شده درون مدارات یکپارچه هر ساله ۲ برابر میشود. در سال ۱۹۷۵ وی نظریه خود را مورد بازنگری قرار داد و اعلام کرد که تعداد ترانزیستورها هر ۲ سال یکبار ۲ برابر میشود. چنین پدیدهای حائز اهمیت است؛ چرا که با افزایش تعداد ترانزیستورهای تعبیه شده در یک تراشه، توان پردازشی و میزان بهرهوری انرژی آن افزایش خواهد یافت.
با بررسی فرآیند تولید مورد استفاده برای هر تراشه میتوان از صحت و سقم اجرای این قانون مطلع شد. برای مثال پلتفرم موبایلی اسنپدراگون ۸۴۵ در سال ۲۰۱۸ و با استفاده از فرآیند ۱۰ نانومتری شرکت سامسونگ تولید شد. امسال نیز تراشه اسنپدراگون ۸۵۵ توسط TSMC و با بهکارگیری فرآیند ۷ نانومتری این شرکت تولید شد. بهنظر میرسد که تراشه اسنپدراگون ۸۶۵ نیز طی سال آینده و با استفاده از فرآیند ۷ نانومتری کمپانی TSMC تولید خواهد شد.
بر اساس پیشبینیها ۲ کمپانی سامسونگ و TSMC در اواسط سال ۲۰۲۰ و به منظور حفظ توازن در این سال، عرضه تراشههای ۵ نانومتری را آغاز خواهند کرد. TSMC تراشههای ۵ نانومتری A14 Bionic اپل و کایرین ۱۰۲۰ شرکت هواوی را تولید خواهد کرد. یک مدار یکپارچه تولید شده بر پایه فرآیند ۵ نانومتری احتمالا دارای ۱۷۱.۳ میلیون عدد ترانزیستور در هر میلیمتر مربع خواهد بود. جالب است بدانید که تراشه ۷ نانومتری کایرین ۹۹۰ 5G دارای ۱۰.۳ میلیارد ترانزیستور است؛ بدینترتیب میزان پیچیدگی طراحی تراشههای جدید بر همگان آشکار خواهد شد.
سرمایهگذاری هنگفت TSMC و سامسونگ بر روی فرآیند تولید EUV
هر ۲ کمپانی TSMC و سامسونگ، تولید تراشههای ۳ نانومتری و نمونههای پیشرفتهتر از آن را در دستور کار خود قرار دادهاند و این پدیده یقینا مایه مباهات افرادی است که سالها پیش به زنده بودن قانون مور در سال ۲۰۲۰ باور داشتند. سامسونگ و TSMC به منظور کاهش مقیاس فرآیند تولید در چشمانداز آینده، مبالغ هنگفتی را هزینه کردهاند. بر اساس اظهارات وبسایت Techspot، سامسونگ به منظور دستیابی به دانش فنی و امکانات موردنیاز برای تولید تراشههای قدرتمندتر طی ۱۰ سال آینده، بودجه ۱۱۶ میلیارد دلاری را در نظر گرفته است. گزارش مذکور خاطرنشان میکند که بخش عمدهای از این پول به منظور اصلاح و توسعه لیتوگرافی ماورابنفش بینهایت (EUV) هزینه خواهد شد. در این فناوری به منظور استقرار دقیقتر الگوها بر روی ویفرها از نور ماوراءبنفش استفاده میشود؛ بدینترتیب موقعیت قرارگیری ترانزیستورها درون یک مدار یکپارچه به شکل دقیقتری علامتگذاری خواهد شد. بهکارگیری لیتوگرافی EUV موجب افزایش نرخ چگالی یک تراشه میشود؛ پدیدهای که ارتقا توان پردازشی و بهرهوری انرژی تراشه را بهدنبال خواهد داشت. یک دستگاه EUV به اندازه ۱۷۲ میلیون دلار برای سامسونگ هزینه خواهد داشت. در این میان، TSMC نیز دست به جیب شده و ظاهرا با هدف جلوگیری از فسخ قانون مور، بودجه سالیانه ۱۴ میلیارد دلاری را در نظر گرفته است.
دستگاه EUV مشابه با نمونه مورد استفاده توسط سامسونگ
بهخاطر داشته باشید که چنین نبرد بزرگی میان سامسونگ و TSMC با محوریت تولید تراشههای موردنیاز مشتریان بزرگی است که قطعات اختصاصی خود را شخصا طراحی میکنند؛ اما فاقد تجهیزات یا دانش فنی لازم برای تولید آنها هستند. بهعنوان مثال شرکتهایی نظیر اپل، هایسیلیکون (هواوی) و کوالکام از جمله مشتریان بزرگ TSMC بهشمار میروند. سامسونگ امیدوار است تا با استفاده از فناوری EUV و فرآیندهایی با مقیاس کوچکتر بتواند حضور خود در کسبوکار تولید تراشه را تقویت نماید. برای مثال یون جانگ شیک؛ معاون ارشد کسبوکار نیمههادی سامسونگ اعلام کرد: “کمپانیهایی نظیر آمازون، گوگل و علیبابا که در حوزه طراحی تراشه بیتجربه هستند نیز قصد دارند تا با استفاده از ایدههای مفهومی اختصاصی خود به تولید تراشه پرداخته و خدمات خود را ارتقا دهند. من تصور میکنم که این رویکرد برای کسبوکار تراشههای غیر حافظهای ما موفقیتی چشمگیر را به ارمغان خواهد آورد.” اما سامسونگ بهدنبال تولید تراشههایی است که TSMC احتمالا از ظرفیت فنی لازم برای ساخت آنها برخوردار نیست. تراشههای مودم 5G کوالکام و تراشههای هوش مصنوعی برای تولیدکنندگان اسمارتفون و سایر کمپانیها در این طیف جای میگیرند.
پیشتر تصور میشد که پلتفرم موبایلی اسنپدراگون ۸۶۵ و تراشههای اسنپدراگون ۷۶۵ و 765G شرکت کوالکام توسط سامسونگ تولید خواهند شد؛ اما اکنون بهنظر میرسد که کوالکام تولید تراشه پرچمدار سال ۲۰۲۰ خود را به کمپانی TSMC محول خواهد کرد. برخی کارشناسان کماکان بر این باورند که تراشههای اسنپدراگون ۷۶۵ و 765G توسط شرکت سامسونگ تولید خواهند شد؛ با اینحال بر اساس برخی گزارشات منتشر شده بهنظر میرسد که کوالکام در خصوص سرقت الگوهای طراحی خود توسط سامسونگ و بهکارگیری آنها در تراشههای اختصاصی اگزینوس نگران است.
