Para 2022 vamos a tener un nuevo nodo de fabricación de chips: 4 nanómetros. Cuando apenas tenemos unos pocos procesadores móviles a 5nm ya se viene la siguiente generación y TSMC está en marcha rápida porque quiere evitar cualquier tipo de competencia desde la China continental.
TSMC es una de las pocas empresas que puede producir en nodos avanzados, de hecho, son los únicos que llevan la delantera por delante de Samsung e Intel cómodamente, pero, por suerte para ellos, no se estan durmiendo en los laureles.
Durante los próximos tres años estan invirtiendo 100.000 millones de dólares (la cifra es correcta, 100 billones en formato USA) en R&D para crear, mejorar y desarrollar estos tres nodos. Tan sólo este año el presupuesto aumentó hasta los 30.000 millones y el 80% se invertirá en la mejora de las capacidades de las nuevas tecnologías de producción siendo la de 5nm la que seguramente reciba la mayor parte para tratar de lograr entre 110.000 y 120.000 waffers de silicio al mes.
N5, el nodo de 5nm, está ya en su segundo año productivo con Apple como principal cliente, además está avanzando progresivamente de N5 a N5P y luego N4, sumando más clientes que pasan de 7nm a 5nm y ya tomando clientes futuros para 3nm. Lo curioso es ver todo esto en plena escasés de semiconductores donde algunos han empezado a retomar la producción de nodos viejos como 28nm para poder cubrir la demanda de otros mercados como el automotriz.
N4 estará listo para producción masiva durante el 2022, manteniendo las mismas reglas de diseño que N5 pero reduciendo un poco el tamaño y, por ende, aumentando performance. TSMC considera que para ese entonces ya tendrán 3 años de experiencia con 5nm y con EUV, la litografía ultravioleta extrema, por lo que estiman que no tendrán problemas con la calidad de producción.
Pero N3, por su parte, empezará a samplearse hacia fines de 2022 (segunda mitad, pero estimo más hacia el final del año) usando transistores FinFET y, en comparación con N5, ofreciendo un 10/15% de performance mejorada, entre 25% y 30% menos de consumo eléctrico, y hasta un 70% más de transistores dependiendo el caso.
Y aun así siguen para adelante con el N2, tal vez lo más experimental y arriesgado, donde cambian los transistores a Gate-all-around FET (GAAFET) donde también tienen que empezar a experimentar con nuevos materiales para evitar los saltos de electrones, un problema común en la medida que se pasan de problemas físicos a cuánticos cuando se trabaja con circuitos tan pequeños.
Aquí es donde el dinero más fuerte de R&D entra en juego, transistores 3D, nuevas memorias, nuevas formas de producirlo. Aun así TSMC se tiene fe en este sentido y dicen que siguen a paso firme.
