TSMC quiere fabricar chips de 1 nm para 2030

TSMC apunta a los chips de 1 nm con un billón de transistores para 2030

¿Qué es TSMC y por qué es importante?

TSMC es la abreviatura de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, el mayor fabricante de chips del mundo por contrato. Esto significa que produce chips para otras empresas, como Apple, AMD, NVIDIA, Intel y muchas más. TSMC es el líder en el desarrollo de nuevas tecnologías de fabricación de chips, que permiten hacerlos más pequeños, más rápidos, más eficientes y más potentes.

La tecnología de fabricación de chips se mide en nanómetros (nm), que indican el tamaño de los transistores que forman los circuitos. Cuanto más pequeños son los transistores, más se pueden poner en un chip, lo que aumenta su rendimiento y reduce su consumo de energía. Sin embargo, reducir el tamaño de los transistores también implica mayores desafíos técnicos y financieros, por lo que solo unas pocas empresas pueden hacerlo.

Actualmente, TSMC es la única empresa que produce chips con tecnología de 5 nm, que se utilizan en los últimos iPhones, iPads y Macs de Apple, así como en algunas tarjetas gráficas y procesadores de AMD. TSMC también está trabajando en la tecnología de 3 nm, que se espera que esté lista en 2022, y que ofrecerá un 15% más de rendimiento y un 30% menos de consumo que la de 5 nm.

¿Qué son los chips de 1 nm y cómo los va a hacer TSMC?

Los chips de 1 nm son el objetivo final de TSMC para el año 2030, según reveló la empresa en la conferencia IEDM (International Electron Devices Meeting) a finales de 2023. Se trata de una meta muy ambiciosa, ya que supone reducir el tamaño de los transistores a una escala casi atómica, lo que requiere superar enormes obstáculos físicos y de ingeniería.

Para lograrlo, TSMC está trabajando en varias tecnologías de fabricación de nueva generación, que incluyen:

  • N2 y N2P: son los procesos de clase 2 nm, que se basan en la litografía ultravioleta extrema (EUV), que utiliza rayos láser de alta energía para grabar los patrones de los transistores en las obleas de silicio. Estos procesos estarán disponibles en 2023 y 2024, respectivamente, y ofrecerán un 25% más de rendimiento y un 40% menos de consumo que la tecnología de 3 nm.
  • A14: es la litografía de 1,4 nm, que se basa en la litografía de múltiples electrones (MLE), que utiliza haces de electrones para crear patrones más precisos y complejos que los de la EUV. Este proceso estará disponible en 2026 y ofrecerá un 20% más de rendimiento y un 35% menos de consumo que la tecnología de 2 nm.
  • A10: es la litografía de 1 nm, que se basa en la litografía de múltiples iones (MLI), que utiliza haces de iones para crear patrones aún más finos y densos que los de la MLE. Este proceso estará disponible en 2030 y ofrecerá un 15% más de rendimiento y un 30% menos de consumo que la tecnología de 1,4 nm.

Con estas tecnologías, TSMC prevé que podrá fabricar chips monolíticos con más de 200 mil millones de transistores, y chips de múltiples chiplets con más de un billón de transistores. Los chips monolíticos son aquellos que se fabrican en una sola pieza de silicio, mientras que los chips de múltiples chiplets son aquellos que se componen de varios chips más pequeños que se conectan entre sí mediante tecnologías de empaquetado.

Los chips de múltiples chiplets ofrecen ventajas como una mayor flexibilidad, una mayor escalabilidad, una menor complejidad y un menor coste que los chips monolíticos, pero también presentan desafíos como una mayor latencia, una menor coherencia y una mayor disipación de calor. Por eso, TSMC también está trabajando en mejorar las tecnologías de empaquetado, como el CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) y el SoIC (System-on-Integrated-Chips), que permiten integrar varios chiplets en un solo paquete con una alta densidad de interconexiones.

¿Qué beneficios tendrán los chips de 1 nm para el futuro de la informática?

Los chips de 1 nm de TSMC supondrán un gran avance para el futuro de la informática, ya que permitirán crear dispositivos más potentes, más eficientes y más inteligentes. Algunas de las aplicaciones que se beneficiarán de estos chips son:

  • La inteligencia artificial: los chips de 1 nm permitirán entrenar y ejecutar modelos de aprendizaje profundo más complejos y avanzados, que podrán resolver problemas más difíciles y ofrecer mejores servicios y experiencias a los usuarios. Por ejemplo, se podrán crear asistentes virtuales más naturales y conversacionales, sistemas de reconocimiento facial más precisos y seguros, vehículos autónomos más inteligentes y confiables, y sistemas de diagnóstico médico más efectivos y personalizados.
  • El gaming: los chips de 1 nm permitirán crear tarjetas gráficas y consolas más potentes, que podrán ofrecer gráficos más realistas y fluidos, así como una mayor inmersión y rendimiento. Por ejemplo, se podrán crear juegos con ray tracing en tiempo real, que simula el comportamiento de la luz y las sombras de forma realista, y con DLSS, que mejora la resolución y la calidad de imagen mediante inteligencia artificial.
  • El cloud computing: los chips de 1 nm permitirán crear servidores y centros de datos más eficientes, que podrán procesar y almacenar una mayor cantidad de datos con un menor consumo de energía y espacio. Por ejemplo, se podrán crear servicios en la nube más rápidos y confiables, que podrán soportar una mayor demanda y ofrecer una mayor seguridad y privacidad.
  • El internet de las cosas: los chips de 1 nm permitirán crear dispositivos conectados más pequeños, más baratos y más inteligentes, que podrán comunicarse y colaborar entre sí de forma más eficaz. Por ejemplo, se podrán crear sensores y actuadores más precisos y autónomos, que podrán monitorizar y controlar diversos aspectos del entorno, como la temperatura, la humedad, el movimiento, el sonido, la luz, etc.

Conclusión

TSMC es el mayor fabricante de chips del mundo y el líder en el desarrollo de nuevas tecnologías de fabricación. La empresa tiene como objetivo producir chips de 1 nm con un billón de transistores para 2030, lo que supone un reto enorme pero también una oportunidad para el avance de la informática. Los chips de 1 nm permitirán crear dispositivos más potentes, más eficientes y más inteligentes, que tendrán aplicaciones en campos como la inteligencia artificial, el gaming, el cloud computing y el internet de las cosas.

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