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Nikkei: Erste 3-nm-Chips für Apple schon im nächsten Jahr – deutliches Plus für Leistung und Effizienz

In den M1-Macs sowie aktuellen iPads arbeiten Chips, die im 5-nm-Verfahren gefertigt wurden. Wenn Apple im Herbst mit der nächsten M-Generation antritt – bzw. aufgebohrte M1X-Chips vorstellt – sind es immer noch fünf Nanometer. Allerdings steht der nächste wichtige Schritt bereits an, denn bei Apples Partner TSMC läuft offensichtlich alles nach Plan. Nikkei berichtet nun erneut über die bevorstehende Umstellung auf 3 nm. Wie es schon vor wenigen Monaten hieß, beginnt die Testfertigung bereits im laufenden Jahr, 2022 sollen dann marktreife Prozessoren vom Band laufen. Dies ist insofern bemerkenswert, als es eigentlich zunächst hieß, von 5 nm gehe als auf 4 nm.


Schon 2022 Umstellung auf 3 nm – beim iPad
Nikkei zufolge wird Apple die neuen 3-nm-Chips als Erstes in einem iPad einsetzten, aller Wahrscheinlichkeit nach der nächsten Generation des iPad Pro. Da die Stückzahlen nicht so hoch wie im Falle des iPhones sind, sieht Apple wenig Gefahren beim Umstieg. Neue Produktionsverfahren gehen sehr oft mit dem Problem einher, das vor allem zu Anfang viel teurer Ausschuss anfällt. Dies ist aber nicht nur kostspielig, sondern kann auch die Produktionsmenge arg limitieren.

iPhone: Kein Risiko, daher lieber nur 4 nm
Deutlich vorsichtiger wolle Apple aber beim iPhone agieren, denn auch für 2022 strebe Apple keine Umstellung auf 3-nm-Chips an. Wenn im Herbst 2022 das iPhone 14 auf den Markt kommt, setze dieses auf das 4-nm-Verfahren. Dies beinhalte zwar ebenfalls Verbesserungen in Hinblick auf Effizienz und Leistung, sei jedoch mit weniger Risiken verbunden. Bei den immensen Stückzahlen, die Apple vor allem direkt nach Markteinführung absetzt, wäre jeglicher Produktionsengpass schlicht verheerend.

TSMC glückt, was Intel nicht schafft
In den offiziellen Dokumenten von TSMC hieß es vor einigen Monaten, die Umstellung von 5 auf 3 nm ermögliche mindestens 15 Prozent mehr Performance bei gleichem Energiebedarf. Als einer der vielen Erfolgsfaktoren von Apples Chip-Entwicklung gilt, wie zuverlässig TSMC bislang regelmäßig die Strukturbreiten senken konnte, ohne dass es zu großen Verzögerungen oder Pannen kam. Genau dieses glückliche Händchen scheint Intel indes abhandengekommen zu sein, denn seit Jahren machen immer mehr Berichte über Fertigungsprobleme die Runde. Aus diesem Grund sucht Intel derzeit Unterstützung beim direkten Konkurrenten TSMC – und ist im Falle von 3-nm-Chips demnächst ebenfalls Abnehmer.

Kommentare

Peter Parker
Peter Parker02.07.21 13:26
Was für eine innovative Firma TSMC doch ist. Appel hat mit Weggang von Intel alles richtig gemacht.

Durch die absehbare Leistungssteigerung der Chips wird die Schlagzahl der Käufe erhöht.
With great power there must also come — great responsibility! Stan Lee
+2
mac-mark
mac-mark02.07.21 14:26
Beeindruckend. Der Durchmesser der DNS-Doppelhelix ist 2nm. Ein kleines Virus ist 15nm groß. Ein Blutkörperchen (Hämoglobin) 55nm. Also quasi gigantisch gegen diese Strukturbreite.
+13
seekFFM02.07.21 16:23
Und bald durfte doch das momentan machbare, technische Ende, erreicht sein.
-4
beotto02.07.21 18:03
Es wäre schön, wenn nicht nur TSMC gerühmt würde, sondern auch die niederländische Firma ASML, die mit deutscher Lasertechnik von Trumpf (Ditzingen bei Stuttgart) und Spiegeln von Zeiss diese Chip-Produktion m.W. erst möglich macht.
Oder beherrscht TSMC diese Techniken alle selbst?
(vgl. Wikipedia EUV-Lithografie)
+8
subjore02.07.21 18:07
mac-mark
Beeindruckend. Der Durchmesser der DNS-Doppelhelix ist 2nm. Ein kleines Virus ist 15nm groß. Ein Blutkörperchen (Hämoglobin) 55nm. Also quasi gigantisch gegen diese Strukturbreite.

Oder Abstand der Leitbahnen in einem 3 nm Chip: 40nm.
+1
beotto02.07.21 19:00
Eine Ergänzung in der FAZ von heute:https://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-mehr/hoellische-maschinen-17406973.html
+2
Cyman03.07.21 05:54
Einige Kommentare zeigen, dass es offenbar Missverständnisse gibt, was die Strukturbreiten betrifft.

Wenn man sich ein wenig beliest, dann sieht man schnell, dass es nicht so einfach ist, wie es die Hersteller einem vermitteln wollen. Und dass sich die verschiedenen Größen der Hersteller teilweise nur schwer miteinander vergleichen lassen oder weniger unterschiedlich sind als die Nomenklatur vermuten lässt.

Dennoch ist das Thema natürlich spannend, zeigt es doch den bemerkenswerten Fortschritt bei der Chip-Fertigung, welchen wohl vor 20 Jahren keiner für möglich gehalten hätte.
+1
der Wolfi
der Wolfi03.07.21 11:01
seekFFM
Und bald durfte doch das momentan machbare, technische Ende, erreicht sein.
Nee, wer kann schon sagen was in 10 oder 20 Jahren ist. Ich kann mich noch gut erinnern als Festplatten die Kapazitätsgrenze von 1 GB übersprangen. Da stand eine Runde Fachleute beisammen und diskutierte ob die Grenze der Technik bei 50 oder bei, zu der Zeit unvorstellbaren, 100 GB liegt. Irgendwann werden unsere Kinder genau so milde über Strukturbreite (und damit verbundene Leistungsfähigkeit) lächeln, wie wir heute über Plattenkapazitäten von 100 GB.
Normal is für die Andern
+1
arekhon
arekhon03.07.21 11:41
Tatsächlich wäre die nach heutigen Standards bekannte physikalische Grenze ca. in 20 Jahren erreicht. Dann könnten einzelne Transistoren vielleicht nur noch aus 3 Atomen bestehen - falls sich Fertigungstechniken überhaupt soweit entwickeln lassen. Jedoch wird selbst in dem unten verlinkten Artikel auf ein schon länger bestehendes Problem nicht eingegangen und das ist die Strahlungsempfindlichkeit von Chips. Im Weltraum können schon länger keine Chips mit aktueller Strukturbreite mehr eingesetzt werden, da die sehr schnell ausfallen würden und nicht sicher im Betrieb wären. Daher haben selbst aktuelle Projekte von 2020 gerade mal spezielle Strahlungsgehärtete Varianten eines PowerPC 750 im Einsatz.

Es würde mich nicht wundern wenn ähnliche Probleme auf der Erde schon vor dem Erreichen des 3 Atom-Transistors ebenfalls auftreten. Dann müssten solche Chips entweder besonders geschützt werden, spezielle Redundanzen oder Fehlerkorrekturen beinhalten, oder aber sie könnten auch auf der Erde an vielen Standorten gar nicht mehr sicher betrieben werden.


+2
Thyl05.07.21 08:40
Um Multi-Chip-Module kommt Apple für mein Gefühl dennoch nicht herum. Es gibt zwar spezielle Chips mit sehr sehr vielen Transistoren (54 Mrd bei nVidias GA100), aber das ist ja nicht nur teuer, sondern Apple will ja auch sicher weiter CPU-Kerne, GPU-Kerne, I/O und RAM dicht miteinander integrieren.

Und dabei gibt es sicher auch einen Trend zur Dreidimensionalität, mit HBM und ggfs beidseitig bestückte Substrate.

Dann ist die Strukturbreite auf den einzelnen Chips vielleicht gar nicht mehr so wichtig.
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