TSMC igualará a Intel: 1 billón de transistores por chip 3D y 200 mil millones en chips monolíticos para 2030
Intel lanzó la predicción un 4 de octubre de 2022, donde dijo abiertamente en la conferencia Hot Chips 34 mediante su CEO que en 2030 tendrían chips con 1 billón de transistores. Esto puede resultar poco espectacular si no se entiende la cifra en su esplendor a punto de finalizar 2023, pero para situarnos, el chip más grande monolítico de serie es actualmente en GH100 de NVIDIA y tendrá, en 2024, 80 mil millones de transistores. Bien, pues TSMC ha confirmado lo que sutilmente deslizamos hace una semana, y es que como Intel tendrá 1 billón de transistores, pero va más allá.
Sí, has leído bien, más de 10 veces la capacidad de introducir transistores en un chip de serie y a la venta, aunque claro, en ambos casos, sean los azules o los taiwaneses, hay cierta trampa. Pero donde no la hay, curiosamente es en la segunda parte de las declaraciones de los de Taiwán, porque nos hace entender la complejidad de lo que se avecina.
TSMC afirma que el billón de transistores es posible para 2030
Pues sí, la diapositiva que vimos la semana pasada no mentía. Fue en el IEDM donde la compañía volvió a presentarla para afirmar, ahora sí, que el mundo de los chips va a tomar dos caminos paralelos.
El primero y más obvio, es el tradicional que teníamos hasta el 14 de diciembre, antes de Meteor Lake, donde el empaquetado era a base de chiplets monolíticos en 2.5D, con los cuales volveremos más abajo. Lo que aquí nos concierne como detalle relevante y llamativo es el hecho de poder llegar al billón de transistores en un package 3D, es decir, de forma heterogénea.
De hecho, en cuanto a integración, TSMC ya se refiere a ello con el H100 y el MI300X como tal, donde sumando todos los chiplets estamos en 200 mil millones según la compañía. Para 2026, como vimos en el roadmap de TSMC, llegarán los procesos litográficos N2 y N2P, que permitirán un salto de densidad mayor junto con las nuevas tecnologías de package, lo que dará como resultado 500 billones de transistores por chip.
A raíz de ahí, y como vimos, TSMC cambia la nomenclatura hacia el A14 y el A10, es decir, 1,4 nm y 1 nm, lo que producirá chips 3D heterogéneos con un total de 1 billón de transistores. Es decir, tendremos tantas Tiles que sumadas todas ellas en forma vertical nos dará esa cifra para el chip correspondiente final.
¿Y qué ocurre con los transistores monolíticos tradicionales?
Actualmente cerraremos el año con 50 mil millones de ellos en un solo chip, chiplet o Tile. Dado que los chips 3D se basarán en Tiles monolíticas superpuestas verticalmente, las novedades de las últimas van en varios sentidos hasta 2030:
- Nuevos materiales y canales
- Nueva tecnología EUV con High NA
- Óxido de metal ESL
- Tecnología Self- Aligned Line con Flexible Space
- Un daño menor y dureza en los materiales low-K y cubiertas de cobre
A finales de 2025, pero sobre todo, a principios de 2026, TSMC tendrá en su haber un chip monolítico con más de 100 mil millones de transistores, duplicando como poco lo que actualmente tenemos en el mercado, en tan solo 2 años.
Pero para final de la década logrará otro hito, ya que aseguran que podrán tener chips con más de 200 mil millones de transistores en su haber, igualando lo que hoy tenemos con chips 2.5D, pero en un solo Tile. Por tanto, en apenas 4 años se va a multiplicar la densidad por 4, lo que indagará en el problema de la densidad de potencia a misma área, generando un calor mayor a mismo voltaje.
Por ello, y en parte, el tamaño total de los chips está creciendo hasta que se pueda reducir el voltaje potencial medio de cada uno, conteniendo el ascenso de temperaturas y consumo. De ahí el salto que se va a requerir en los sistemas de refrigeración a todos los niveles, desde centros de datos hasta PC, para mantener todo bajo control.
Sin duda, la guerra de los transistores será digna de ver, porque si Intel ya avisó el año pasado, ahora TSMC hace lo propio y tendrá que reconquistar el terreno perdido.