TSMC tuyên bố đạt đột phá với công nghệ chip 1 nm

TSMC và Viện Công nghệ Massachusetts ứng dụng vật liệu mới để phát triển chip 1 nm, giúp tăng hiệu quả hoạt động và cắt giảm tiêu thụ năng lượng.

Thông tin được công bố hôm 18/5 cho thấy TSMC, Đại học Đài Loan (NTU) và Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) của Mỹ đã đạt được đột phá đáng kể trong quá trình phát triển chip 1 nm, vượt mặt thiết kế bán dẫn 2 nm được IBM công bố hồi tháng trước.

Trên mỗi vi xử lý có hàng tỷ bóng bán dẫn và nm (nanometer) – đơn vị đo kích thước bóng bán dẫn. Kích thước càng nhỏ, vi xử lý càng chứa được được nhiều bóng bán dẫn, giúp hoạt động nhanh và hiệu quả hơn. Chip tiên tiến nhất của TSMC hiện nay sử dụng quy trình 5 nm với khoảng 173 triệu bóng bán dẫn trên một milimet vuông.

Tấm chip silicon trong dây chuyền sản xuất của TSMC.

Đột phá này được phát hiện bởi nhóm MIT, với các thành phần được tối ưu bởi TSMC và cải tiến bởi NTU. Thành phần cốt lõi trong đó sử dụng bismuth dạng bán kim loại để làm điện cực của vật liệu hai chiều nhằm thay thế silicon, cho phép giảm điện trở và tăng cường độ dòng điện. Hiệu suất năng lượng nhờ đó sẽ tăng lên mức cao chưa từng có trong ngành bán dẫn.

Các nhà sản xuất chip đã cố gắng nhồi ngày càng nhiều bóng bán dẫn vào những con chip có kích thước ngày càng nhỏ, nhưng đang gần chạm đến giới hạn của công nghệ sử dụng vật liệu silicon. Điều đó thúc đẩy giới khoa học tìm kiếm vật liệu hai chiều để thay thế silicon nhằm cho ra đời những chip trên quy trình 1 nm hoặc nhỏ hơn.

Nhiều bóng bán dẫn hơn trên một chip giúp nhà sản xuất có nhiều lựa chọn hơn để truyền tải các cải tiến lõi, nhằm cải thiện hiệu năng cho những tác vụ hàng đầu như AI và điện toán đám mây, cũng như mở đường cho bảo mật và mã hóa được thực thi bằng phần cứng.

Nhu cầu tăng hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong mỗi vi xử lý chưa bao giờ hạ nhiệt, nhất là trong kỷ nguyên của đám mây, AI và IoT.

Hầu hết các thiết bị tích hợp chip hiện nay sử dụng công nghệ xử lý 10 nm hoặc 7 nm. Hai nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới, TSMC và Samsung, đang cho ra đời các dòng chip theo tiến trình 5 nm, còn Intel vẫn ở giai đoạn 7 nm. TSMC cũng mới chỉ có kế hoạch bắt đầu chuyển sang tiến trình 4 mm vào cuối năm nay trước khi sản xuất hàng loạt trong năm 2022.