TSMC تولید تراشه پنج نانومتری را در سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۲،‌ دو و سه برابر می‌کند

یکی از معیارها برای اینکه بفهمیم هر نود پردازشی (لیتوگرافی) جدید با چه سرعتی در صنعت گسترش پیدا می‌کند، مقایسه‌ی شمار ویفرهایی است که در حال تولید هستند؛ به‌ویژه با درنظرگرفتن این حقیقت که لیتوگرافی‌های جدید ابتدا وارد تولید محدود می‌شوند و پس از اطمینان شرکت‌ها از نبود مشکل، فرایند تولید انبوه محصولات مبتنی‌بر آن لیتوگرافی آغاز می‌شود. با نگاهی به شمار ویفرهایی که هر شرکت در حال تولید‌ آن‌ها است، می‌توانید بفهمید که آن شرکت‌ها چقدر به لیتوگرافی جدیدشان اعتماد دارد و روی آن سرمایه‌گذاری کرده است.

شرکت صنایع نیمه‌هادی تایوان (TSMC) یکی از شرکت‌های شناخته‌شده‌‌ی حوزه‌ی تجهیزات نیمه‌هادی است که توانسته به جدیدترین لیتوگرافی‌ها دست پیدا کند. این شرکت چند روز پیش مراسمی با عنوان Technology Symposium 2020 برگزار کرد تا برنامه‌های خود برای آینده‌ی تراشه‌ها را تا حدی تشریح کند. به‌لطف این مراسم، اکنون جزئیات بیشتری درباره‌ی رشد لیتوگرافی جدید پنج‌نانومتری TSMC می‌دانیم.

لیتوگرافی پنج‌نانومتری TSMC یا به‌بیان بهتر، نخستین نسخه‌ی تولیدی TSMC از لیتوگرافی پنج‌نانومتری که با نام N5 شناخته می‌شود، اکنون در حال گذراندن مراحل تولید انبوه است. انتظار داریم نخستین محصولات مجهز به لیتوگرافی N5 شرکت TSMC تا پیش از پایان سال جاری میلادی به بازار عرضه شوند. این محصولات در دسته‌ی گوشی‌های هوشمند جای می‌گیرند و یکی از آن‌ها قرار است خانواده‌ی آیفون ۱۲ اپل باشد. شرکت‌هایی مثل اپل که در پی عرضه‌ی محصول با تراشه‌ی پنج‌نانومتری هستند، پیش‌تر فرصت کار با نمونه‌ی پیش‌تولید تراشه‌ی پنج‌نانومتری TSMC را پیدا کرده‌اند تا از قدرتمند و بهینه‌ بودن آن مطمئن شوند و سپس سفارش تولید تراشه با لیتوگرافی N5 را به TSMC بدهند. همچنین، گفته می‌شود TSMC تحویل شماری از تراشه‌های پنج‌نانومتری را به مشتریان آغاز کرده است.

معمولا هنگام روی‌کار‌آمدن لیتوگرافی‌های جدید، فرایند تولید اولیه‌ی تراشه‌های مبتنی‌بر آن‌ها با سرعت زیادی پیش نمی‌رود؛ حتی اگر فرایند تولید در مرحله‌ی انبوه قرار داشته باشد. دلیل اصلی این موضوع به مقوله‌ای به‌نام توسعه‌ی محصول برمی‌گردد؛ بااین‌حال در همین دوران، TSMC به‌شدت در تلاش است تا بتواند نظر شرکت‌های مختلف را جلب کند و تراشه‌هایش از آزمایش‌های اعتبارسنجی این شرکت‌ها سربلند بیرون بیایند. TSMC با این روش مطمئن می‌شود که تراشه‌ها فروخته می‌شوند و به سرنوشت تراشه‌های ۲۰ نانومتری‌اش دچار نمی‌شوند.

با قضاوت از روی اسلایدهای منتشرشده‌ی TSMC در کنفرانس Technology Symposium 2020، به‌نظر می‌رسد قرار است در سال جاری میلادی ۱۱ درصد از کل تولیدات ویفرهای مبتنی‌بر لیتوگرافی ۱۶ نانومتری و جدیدتر،‌ متعلق‌به لیتوگرافی پنج‌نانومتری باشد. 

توجه کنید که محور Y در نمودار بالا معادل ویفرهای ۱۲ اینچ است. این یعنی هر لیتوگرافی‌ای که از ویفر هشت اینچ استفاده کند، مقیاس نمودار بالا نیز مطابق همان ویفر تغییر می‌کند. بااین‌حال، به‌نظر می‌رسد که تمامی این لیتوگرافی‌های مدرن قرار است متکی‌بر ویفرهای ۱۲ اینچ باشند. متأسفانه دقیقا نمی‌توانیم شمار ویفرها را مشخص کنیم. TSMC در اسلایدی دیگر گفته است توانسته در سال ۲۰۱۹ بیش از ۱۲ میلیون ویفر ۱۲ اینچی تولید کند، باوجوداین‌، عدد یادشده تمامی تراشه‌ها را شامل می‌شود. TSMC در گزارش‌های مالی خود دقیق‌‌تر به هریک‌ از لیتوگرافی‌ها اشاره می‌کند؛ اما صرفا درآمد آن‌ها. 

TSMC جزئیات جدیدی از خطوط تولید لیتوگرافی پنج‌نانومتری خود هم ارائه داده است. تمامی تراشه‌های پنج‌نانومتری در واحد Fab 18 شرکت در حال ساخت هستند که جدیدترین کارخانه‌ی تولیدی TSMC به‌حساب می‌آید و بیش از ۶ ساختمان را شامل می‌شود. TSMC این مجموعه‌ساختمان‌ها را چهارمین ابرکارخانه‌ی خود خطاب می‌کند.

کارخانه‌ی Fab 18 در ۲۶ ژانویه‌ی ۲۰۱۸ (۶ بهمن ۱۳۹۶) احداث شد و یک سال پس‌از‌آن، TSMC فرایند نصب بیش از ۱،۳۰۰ ابزار تولیدی شامل دستگاه‌های EUV را آغاز کرد. کل فرایند نصب ابزارها صرفا هشت ماه طول کشید و از آن زمان به‌بعد، TSMC فرایند تولید اولیه‌ی لیتوگرافی پنج‌نانومتری را به‌شکل محدود آغاز کرد.

 TSMC ادعا می‌کند کارخانه‌ی Fab 18 می‌تواند سالانه بیش از یک‌میلیون ویفر ۱۲ اینچ تولید کند و این شرکت در بین تمامی کارخانه‌هایی که چنین ابعاد بزرگی دارند، بیشترین بهره‌وری را دارد.