Die neue Chip-Technologie von Samsung klingt klein, ist aber eine große Weltneuheit

Samsung hat nach eigenen Angaben mit der Massenproduktion von schnelleren und effizienteren Chips auf Basis des 3-Nanometer-Prozesses begonnen und ist damit das erste Unternehmen der Welt, das dies tut und einen Marktführer gegenüber dem Hauptkonkurrenten TSMC erlangt. Samsung verwendet die neue GAA-Technologie (Gate-All-Around), um die 3-nm-Chips herzustellen, was einige bemerkenswerte Verbesserungen auf den Tisch bringt.

Nehmen Sie zum Beispiel die aktuelle Generation mobiler Prozessoren wie den Tensor SoC in der Pixel 6 -Serie, der auf dem 5-nm-Prozessknoten von Samsung basiert. Im Vergleich zum 5-nm-Prozess bietet das 3-nm-Prozess-Upgrade der ersten Generation laut Samsung einen Leistungssprung von 23 % bei einem um 45 % geringeren Stromverbrauch. Da im Laufe der Zeit Verfeinerungen vorgenommen werden und der 3-nm-Prozess der zweiten Generation entwickelt wird, wird die Leistungssteigerung die 30-%-Marke erreichen, während die Energieeffizienz auf 50 % steigen wird.

Samsung beginnt mit der ersten Anwendung des Nanoblatt-Transistors mit Halbleiterchips für hochleistungsfähige, stromsparende Computeranwendungen und plant die Ausweitung auf mobile Prozessoren.

– Samsung Semiconductor (@SamsungDSGlobal) 30. Juni 2022

Samsung zielt mit den 3-nm-basierten Chips zunächst auf Kunden mit „Hochleistungs- und Low-Power-Computing-Anwendungen“ ab und wird schließlich auf mobile Prozessoren ausweiten. Wann der erste mobile SoC auf Basis des 3-nm-Verfahrens seinen Weg in ein Smartphone oder einen PC finden wird, hat das Unternehmen allerdings nicht gesagt.

Warum sich um Nanometer kümmern?

Wenn es um Prozessoren geht, bezieht sich die von Chipherstellern und Marken der Unterhaltungselektronik beworbene Nanometerzahl im Großen und Ganzen auf die Größe von Transistoren. Diese Transistoren sind die grundlegenden Recheneinheiten für einen Prozessor, genauso wie Pflanzenzellen als einzelne Energieerzeugungsfabriken für Pflanzen fungieren. Moderne Prozessoren haben Milliarden von Transistoren auf einem winzigen Wafer, die sich über elektrische Signale ein- und ausschalten, um Berechnungen durchzuführen.

Je mehr Transistoren Sie auf einem Chip unterbringen können, desto leistungsfähiger wird er. Aber für Gadgets wie ein Telefon oder eine Smartwatch ist der Platz im Inneren knapp. Um die Platzbeschränkung zu überwinden, müssen Transistoren miniaturisiert werden. Da der Herstellungsprozess die Größe im Nanometerbereich verkleinert, erhöht sich die Transistordichte, was mehr Leistung bietet und gleichzeitig die Effizienz verbessert.

Kurz gesagt: Je kleiner die Nanometerzahl eines Chips, desto höher die Leistung und Effizienz. Es ist ein wichtiger Entwicklungsbereich für Schlüsselakteure wie TSMC, Intel und Samsung, da sie alle darum kämpfen, leistungsfähigere Produkte zu liefern. Hier hat Samsung gerade eine bemerkenswerte Führung übernommen.

Wie sieht die Zukunft für Samsung aus?

Die Chipschmiede von Samsung stellt Prozessoren für ihre eigenen Geräte her, wie den Exynos 1280-Chip im Galaxy A53 5G, und bietet Kunden wie Google Chipherstellungsdienste an. Bisher hat Samsung die Namen der Kunden nicht bekannt gegeben, die seine 3-nm-Chipherstellungsdienste in Anspruch nehmen werden.

Obwohl die Leistung von Samsung bemerkenswert ist, wird der Weg in die Zukunft nicht einfach sein, insbesondere wenn es darum geht, reiche Kunden wie Apple und Qualcomm in die Tasche zu greifen. Samsung muss TSMC nicht nur preislich unterbieten, sondern auch nachweisen, dass sein 3-nm-Chipherstellungsprozess effizienter ist und Volumenaufträge besser verarbeiten kann als TSMCs eigenes 3-nm- Angebot, das in die Massenproduktion gehen soll zweite Hälfte des Jahres 2022. Darüber hinaus plant TSMC derzeit, 2025 2-nm-Chips herzustellen.

Da die Knoten kleiner und die Leistungsanforderungen größer werden, stehen IC-Designer vor Herausforderungen bei der Handhabung enormer Datenmengen, um komplexe Produkte mit mehr Funktionen und engerer Skalierung zu verifizieren.

– Samsung Semiconductor (@SamsungDSGlobal) 30. Juni 2022

Samsungs eigene Exynos-Chips konnten manchmal nicht mit der Leistungsfähigkeit konkurrierender Prozessoren von TSMC mithalten, obwohl sie den Herstellungsprozess im Nanometerbereich erreichten. Aber Samsung hat in letzter Zeit positive Fortschritte gemacht. Letztes Jahr kündigte das Unternehmen Pläne an, bis Ende 2030 132 Milliarden US-Dollar in sein Logikchip- und Foundry-Geschäft zu stecken. Darüber hinaus nutzt es die Expertise von AMD bei der Herstellung von GPUs für seine Mobilprozessoren, um ihnen eine zusätzliche Prise Grafik-Grunzen zu geben, um anspruchsvoll zu bewältigen Aufgaben wie Spiele. Es bleibt abzuwarten, ob 3nm endlich das Terrain ist, das es Samsung ermöglicht, zu TSMC aufzuschließen oder es sogar zu übertreffen.