من آيفون 11 حتى آيفون 18: كيف تضاعفت كثافة الترانزستورات
أعلنت TSMC أن تقنية 2 نانومتر (N2) دخلت مرحلة الإنتاج الكمي خلال الربع الأخير من عام 2025 كما كان مخططاً في خطتها الزمنية، مع اعتماد الجيل الأول من ترانزستورات Gate-All-Around (GAA)، وهو ما يمثل نقلة نوعية في الأداء وكفاءة استهلاك الطاقة، وتؤكد الشركة ذلك في تحديث رسمي على موقعها.
وداعًا لـ FINFET.. عصر ترانزستورات GAA يبدأ
تمثل تقنية GAA تطوراً جذرياً مقارنةً بترانزستورات FinFET المستخدمة سابقاً، إذ تحيط القناة الكهربائية بالكامل من جميع الجهات عبر ألواح نانوية عمودية، ما يقلل تسرب التيار ويحسن من تيار التشغيل.
ونتيجة لذلك، تحقق الرقائق المصنوعة بهذه التقنية أداءً أعلى وكفاءة طاقة محسّنة، وهو ما يجعل عقدة 2 نانومتر الأكثر تقدمًا في الصناعة حتى الآن، ومن المقرر أن تبدأ TSMC بشحنات الإنتاج التجاري من الجيل الثاني لتقنية 2 نانومتر خلال العام المقبل.
أداء أعلى وكفاءة طاقة غير مسبوقة
بمقارنة تقنية N2 مع الجيل الثالث من تقنية 3 نانومتر (N3E)، تحقق الشركة مكاسب واضحة، إذ توفر زيادة في الأداء تتراوح بين 10% و15% عند نفس استهلاك الطاقة، وخفضًا في استهلاك الطاقة بنسبة 25% إلى 30% عند نفس مستوى الأداء، مع زيادة في كثافة الترانزستورات بنسبة 15% للشرائح ذات التصميم المختلط، وارتفاع كثافة الترانزستورات بنسبة تصل إلى 20% للشرائح المنطقية فقط.
تطور مذهل فى كثافة الترانزستورات
للمقارنة، كان معالج A13 Bionic بتقنية 7 نانومتر المستخدم في iPhone 11 يحتوي على كثافة تراوحت بين 90 و95 مليون ترانزستور لكل مليمتر مربع، بينما قفزت هذه الكثافة في معالج A17 Pro بتقنية 3 نانومتر المستخدم في iPhone 15 Pro إلى نحو 220–290 مليون ترانزستور/مم²، ومع الانتقال إلى تقنية 2 نانومتر، من المتوقع أن يصل معالج A20 Pro – المرجح استخدامه في هاتف iPhone 18 Pro Max – إلى كثافة نحو 310–330 مليون ترانزستور/مم².
ماذا بعد 2 نانومتر؟
لا تتوقف طموحات TSMC عند هذا الحد، إذ تستعد الشركة للانتقال إلى تقنية A16 (16 أنغستروم)، والتي ستعتمد على ابتكار جديد يُعرف باسم Super Power Rail (SPR)، وتُعتمد هذه التقنية على نقل توصيلات الطاقة إلى الخلفية للرقاقة بدلًا من تكديسها على السطح الأمامي، ما يسمح بتقريب الترانزستورات من بعضها وتحسين توزيع الطاقة وتقليل الفاقد، وبالتالي تحقيق كفاءة أعلى وأداء أفضل في أجيال المعالجات القادمة.