- Trở lại năm 2020, chipset A14 Bionic của Apple và Snapdragon 9000 của Huawei là những con chip đầu tiên được xưởng đúc của Đài Loan là TSMC sản xuất sử dụng nút quy trình 5nm. Năm ngoái, TSMC đã sản xuất chip 3nm duy nhất được sử dụng trên điện thoại thông minh là A17 Pro, hiện đang cung cấp sức mạnh cho iPhone 15 Pro và iPhone 15 Pro Max.

Khi các nút quy trình càng nhỏ, kích thước của các bóng bán dẫn cũng sẽ nhỏ hơn và số lượng bóng bán dẫn được sắp xếp bên trong con chip lại nhiều hơn. Số lượng bóng bán dẫn của chip càng cao thì chip đó càng mạnh và tiết kiệm năng lượng hơn.

Cụ thể, khi TSMC chuyển từ nút quy trình 5nm lên 3nm cho chip A17 Pro, tốc độ CPU (bộ xử lý trung tâm) được cho là nhanh hơn 10%, tốc độ GPU (bộ xử lý đồ họa) tăng 20% và Neural Engine (là nhân xử lý các công nghệ AI mà các chipset của hãng Apple được trang bị) nhanh hơn gấp 2 lần trên iPhone.

Hiện Apple là nhà sản xuất điện thoại thông minh đầu tiên (và duy nhất cho đến nay) trên thế giới sử dụng chipset 3nm để cung cấp năng lượng cho một số điện thoại thông minh của mình, Tờ DigiTimes nói rằng, “Táo khuyết” sẽ là công ty đầu tiên sử dụng chipset được sản xuất bằng nút quy trình 2nm khi TSMC bắt đầu sử dụng 2nm để chế tạo chip cho khách hàng trong nửa cuối năm 2025. Trong quá trình sản xuất chip 2nm, TSMC sẽ ra mắt các bóng bán dẫn Gate-all-around (GAA) sử dụng các tấm nano ngang xếp chồng lên nhau theo chiều dọc để cho phép cổng bao phủ kênh ở cả bốn phía. Điều này làm giảm rò rỉ dòng điện và tăng dòng điện truyền động.

Trong khi đó, Samsung Foundry đã sử dụng bóng bán dẫn GAA với chip 3nm của mình, nhưng TSMC sẽ không sử dụng các bóng bán dẫn loại này cho đến khi quá trình sản xuất 2nm của họ bắt đầu. Để phù hợp với sự thay đổi sang 2nm, TSMC đang xây dựng hai nhà máy mới (cơ sở chế tạo chip) và đang xin phê duyệt để xây dựng nhà máy thứ ba. Việc xây dựng các nhà máy sản xuất 2nm sẽ tiêu tốn hàng tỷ đô la của TSMC. Nhưng trước khi đạt tới nút quy trình 2nm, TSMC sẽ sử dụng các phiên bản nâng cao của nút 3nm. Nút quy trình 3nm N3B của năm ngoái sẽ trở thành nút N3E nâng cao của năm nay và nút N3P của năm sau. Điều đó sẽ đưa chúng ta tiến tới được sử dụng những thiết bị được trang bị chip chạy nút quy trình 2nm vào nửa cuối năm 2025. Tháng 12/2023, TSMC đã giới thiệu với Apple nguyên mẫu chip 2nm.

Trước đó, tờ United Daily News thông tin rằng, cuối năm 2023 TSMC đã sản xuất thử nghiệm khoảng 1.000 con chip chạy nút quy trình 2nm. Ý tưởng của TSMC là thử nghiệm quy trình mới và chạy sản xuất thử nghiệm quy mô chip chạy nút quy trình 2nm vào năm nay. TSMC hy vọng rằng bản dùng thử giới hạn sớm sẽ giúp họ tìm ra và khắc phục mọi sự cố sớm nhất có thể. Các khách hàng của TSMC được cho là đã hối thúc xưởng đúc này sớm thử nghiệm nút quy trình 2nm.

Theo chia sẻ của TSMC, các chip 2nm đầu tiên sẽ nhanh hơn 10% đến 15% với cùng công suất so với nút 3nm nâng cao của chính xưởng đúc này, trong khi với mức tiêu thụ năng lượng giảm từ 25% đến 30%.

Sau nút quy trình 2nm, TSMC dự kiến ​​sẽ có nút quy trình 1,4nm bắt đầu từ năm 2027. Theo trang MacRumors, Apple đang tìm cách dự trữ năng lực sản xuất cho cả công suất của nút quy trình 1,4nm và công suất của nút 1nm trong năm đầu tiên. Apple là khách hàng lớn nhất của TSMC và dự kiến sẽ được giảm giá tấm đĩa bán dẫn (wafer), dự kiến sẽ tăng lên 25.000 USD cho tấm wafer silicon 12 inch sản xuất trên tiến trình 2nm vào năm 2025.​

Hoàng Thanh