أصدرت شركة Apple سلسلة iPhone 15 في 13 سبتمبر. ومن بينها، تم تجهيز طراز iPhone 15 Pro المتطور لأول مرة بـ A17 Pro. تعتمد شريحة المعالجة TSMC 3nm تصميمًا سداسي النواة، بما في ذلك نواتان عاليتا الأداء و4 نوى عالية الكفاءة في استخدام الطاقة. فهو يدمج 19 مليار ترانزستور، ويحسن أداء الخيط الواحد بنسبة 10%، ويزيد من سرعة معالجة الرسومات بنسبة 20%.


لتعزيز الألعاب، تدعم الشريحة الجديدة تقنية تسمى تتبع الأشعة، والتي تسمح برسومات أكثر سلاسة وتحسين دقة الألوان. تؤكد شركة Apple على أن هذه هي أول شريحة SoC للهواتف المحمولة في الصناعة باستخدام عملية 3 نانومتر. ويمثل إطلاق تقنية 3 نانومتر دخول جيل جديد من شرائح الهواتف المحمولة إلى سوق الإلكترونيات الاستهلاكية. ومع ذلك، فإن السوق في حالة من الجليد والنار: حيث تتنافس الشركات المصنعة الكبرى على تكنولوجيا 3 نانومتر المتقدمة والقدرة الإنتاجية، لكن السوق النهائية الضعيفة وتجربة المستخدم الشاملة أضعفت تأثيرها.

هل تستطيع تقنية 3nm إنقاذ سوق الهواتف المحمولة؟ A17Pro لديه تحسن طفيف

تظهر بيانات Counterpoint أن مبيعات الهواتف الذكية العالمية في الربع الثاني من عام 2023 انخفضت بنسبة 8٪ على أساس سنوي و5٪ على أساس ربع سنوي. وقد تراجعت لمدة ثمانية أرباع متتالية، مما يسلط الضوء أيضًا على الضعف الاقتصادي في السوق والنقص الخطير في الطلب. تعد الهواتف الذكية واحدة من أكثر الأسواق تنافسية بالنسبة للعلامات التجارية، وأصبحت شرائح SoC المثبتة فيها هي المفتاح للمنافسة في الأجهزة المحمولة. تقول مصادر السوق إن أداء شريحة A17Pro الجديدة المستخدمة في أحدث سلسلة iPhone 15 Pro سيحدد النجاح المحتمل لـ 3nm SoC، والذي قد يكون حاسمًا في دفع سوق الهواتف المحمولة إلى الأمام في عام 2024.

وعلى الرغم من تحسن أداء هذا الجيل من شرائح A17Pro، إلا أن الاختبارات تظهر أنه لا يزال هناك مجال كبير للتحسين من حيث استهلاك الطاقة. فيما يتعلق بالبيانات المعيارية، تجاوزت شريحة A17Pro من Apple الجيل السابق من شريحة A16 وSnapdragon 8Gen2 من Qualcomm التي تم إصدارها في عام 2022، كما كان أداء النوى الداخلية الكبيرة والصغيرة لوحدة المعالجة المركزية جيدًا. من ناحية أخرى، وجدت بعض الاختبارات المعيارية أنه عندما تعمل شريحة A17Pro بأقصى قدر من الكفاءة، فإن استهلاكها للطاقة يتجاوز معايير منتجات الجيل السابق بل ويقترب من Snapdragon 8Gen1، الذي يعاني من مشاكل ارتفاع درجة الحرارة. لقد أجرت Apple تغييرات كبيرة على بنية وحدة معالجة الرسومات هذه المرة وزادت عدد النوى، لكنها لا تزال بالكاد تلحق بمواصفات وحدة معالجة الرسومات Snapdragon 8Gen2، مما يدل على أن Apple لا يزال لديها مجال للتحسين في هذا الصدد.

أشار اللاعبون المطلعون على شرائح SoC المحمولة إلى أن خيبة الأمل مع A17Pro تنبع بشكل أساسي من الماضي عندما قامت شرائح SoC المحمولة بترقية عمليات التصنيع الخاصة بها، مثل الانتقال من 7 نانومتر إلى 5 نانومتر. تم تحسين الأداء وكفاءة الطاقة بشكل ملحوظ، ولكن هذه المرة لم يكن الأمر واضحًا. بالإضافة إلى ذلك، كان تقليل استهلاك الطاقة لـ SoC على الأجهزة المحمولة دائمًا أحد نقاط قوة Apple. ومع ذلك، هذه المرة، لم يكن تحسين الأداء محدودًا نسبيًا فحسب، بل كان استهلاك الطاقة عند أقصى أداء مرتفعًا أيضًا، مما حطم آمال الجميع في أن تتمكن عملية 3 نانومتر من تحسين شرائح SoC المحمولة بشكل كبير.

3 نانومترالهاتف الخلويشككارتفاع درجة الحرارة,TSMC لا يزالهل تتحمل أبل اللوم؟

قبل إصدار شرائح TSMC بتقنية 3nm، كانت هناك شائعات بأن شركة Apple وقعت اتفاقية حصرية مع TSMC لتحمل تكلفة الرقائق المعيبة. وعلى وجه التحديد، لن تفرض TSMC على شركة Apple التكلفة الكاملة لإنتاج الرقائق التي تحتوي على مئات الرقائق. وبدلاً من ذلك، فهي تفرض رسومًا على الشركة فقط مقابل "الرقائق الجيدة المعروفة"، والتي وصلت عائدات TSMC ذات 3 نانومتر إلى 70٪ -80٪. تستفيد TSMC أيضًا من رغبة Apple في دعم تطوير شرائحها الجديدة. ردًا على ذلك، ردت TSMC بعدم التعليق على الأعمال مع عميل واحد، مع التأكيد على أن إنتاجية 3 نانومتر وتقدمها كانا جيدًا.

كانت هناك تقارير حديثة تفيد بأن رقائق TSMC مقاس 3 نانومتر تسببت في ارتفاع درجة حرارة طرازات iPhone 15 Pro، حتى إلى درجة عدم القدرة على حملها في بعض الحالات. قال المحلل Ming-Chi Kuo إن مشكلة السخونة الزائدة في طراز iPhone 15 Pro لا تنتج عن شريحة A17 Pro، والتي لا علاقة لها بعملية TSMC 3 نانومتر، ولكنها ناجمة عن تصميم نظام تبديد الحرارة الداخلي وسطح التيتانيوم الجديد. ومع ذلك، فإن هذا يؤثر أيضًا على تجربة المستخدم. وما لم تقم شركة Apple بتخفيض أداء شريحة A17Pro، فسوف يتسبب ذلك أيضًا في ضرر غير مباشر لأداء شريحة TSMC مقاس 3 نانومتر.


ستكون تقنية 3nm عملية متقدمة يتم التنافس عليها بشدة لفترة طويلة.

لا تزال الشركات المصنعة للهواتف الذكية، ومصانع فابليس، ومسابك الرقاقات، وشركات تصنيع معدات أشباه الموصلات، تتبع العمليات المتقدمة. من المتوقع أن تُحدث تقنية 3 نانومتر تغييرات هائلة في سوق أشباه الموصلات في العقد المقبل. "على الأقل بحلول عام 2030، ستصبح عملية 3 نانومتر هي العملية السائدة لشركات المسابك." وقال أحد المطلعين على صناعة أشباه الموصلات. "إذا فشل مصنعو الرقائق في هذا السباق، فسيكون من الصعب العودة في المستقبل." يجب أن يحقق مصنعو الرقائق انتصارًا حاسمًا في لعبة عملية 3 نانومتر قبل الوصول إلى عملية 2 نانومتر، لأن تقنية 2 نانومتر تعتبر الحد المادي لعملية التصنيع الدقيقة.

يُذكر أن تطبيق شرائح 3 نانومتر سيبدأ بنقاط الوصول المحمولة، تليها شرائح الحوسبة عالية الأداء (HPC)، ورقائق الذكاء الاصطناعي (AI)، وأشباه موصلات السيارات. ومن المتوقع أن ينمو حجم سوقها بشكل هائل. ستبلغ قيمة سوق مسبك 3 نانومتر 1.2 مليار دولار أمريكي في عام 2022، ومن المتوقع أن ينمو أكثر من 20 مرة ليصل إلى 24.2 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2026.

تم تنفيذ عملية TSMC بدقة 3 نانومتر على معالج تطبيقات الهاتف المحمول A17Pro، ومن المتوقع أن تغطي شركة آبل الطاقة الإنتاجية بدقة 3 نانومتر في عام 2023. أصبحت سامسونج أول شركة في العالم تنتج رقائق بدقة 3 نانومتر بكميات كبيرة في عام 2022، لكن تركيزها الرئيسي لا يزال ينصب على رقائق بدقة 4 نانومتر. وقالت إنتل إنها ستبدأ في تصنيع الرقائق باستخدام عملية 3 نانومتر في عام 2024، وقد تستخدم TSMC وخدمات مسبك IFS الخاصة بها للإنتاج الموازي.

تعتبر TSMC سلسلة عمليات 3 نانومتر بمثابة عقدة مهمة وطويلة الأمد للشركة. وفقًا للتقارير، من المتوقع حاليًا أن يصل إنتاج المسبك من عملية 3 نانومتر إلى حوالي 65000 رقاقة. ومع ذلك، نظرًا لأن الطلبات الأولية لجهاز iPhone 15 Pro ستكون أقل من الطرز السابقة، فمن غير المرجح أن يصل إنتاج عملية 3 نانومتر في الربع الرابع إلى الرقاقات المتوقعة سابقًا والتي تتراوح بين 80000 و100000. ومع ذلك، كشفت سلسلة التوريد أن عدد أشرطة TSMC الجديدة مقاس 3 نانومتر (Tape-Out) قد ارتفع، وأن العملاء الرئيسيين سيزيدون الإنتاج في العام المقبل والعام الذي يليه. ستزداد القدرة الإنتاجية الشهرية لعائلة TSMC التي تبلغ 3 نانومتر (بما في ذلك N3E) إلى 100000 قطعة في النصف الثاني من العام المقبل.

تعمل TSMC أيضًا مع MediaTek، التي أعلنت مؤخرًا أنها ستستخدم تقنية المعالجة 3 نانومتر الخاصة بالمسبك لتطوير معالج Dimensity SoC الرائد، ومن المتوقع أن تبدأ الإنتاج الضخم لأول شريحة 3 نانومتر في النصف الثاني من عام 2024. وتقول مصادر الصناعة أنه بالإضافة إلى Apple وMediaTek، أكدت AMD وNvidia وQualcomm وIntel أيضًا أنهم سيقدمون عملية عائلة N3.

سيستمر تحسين 3nm. على سبيل المثال، ستبدأ عقدة معالجة 3 نانومتر الأولى N3B في الإنتاج الضخم في النصف الثاني من عام 2022، وسيتم إنتاج عملية 3 نانومتر (N3E) المحسنة بكميات كبيرة في النصف الثاني من عام 2023. وستكون هناك عمليات ممتدة بدقة 3 نانومتر لاحقًا، بإجمالي 5 عمليات بما في ذلك N3B وN3E وN3P وN3S وN3X.

قال الشخص الذي نشر الخبر @手机 Chipmaster أن شريحة A17Pro من Apple تستخدم عملية TSMC 3nmN3E، وهي عملية مكلفة نسبيًا، لذلك يستخدم الاسم اللاحق كلمة "Pro" لأول مرة. ومن المتوقع أن يكون الإصدار القياسي من هاتف Apple iPhone 16 الذي سيتم إطلاقه في عام 2024 مزودًا بشريحة Apple A17 الجديدة وسيتم تصنيعه باستخدام عملية N3B الأقل تكلفة.

قد يؤدي عدم كفاية الطلب على محطات 3 نانومتر إلى انخفاض حاد في طلبات معدات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية ASMLE

على الرغم من أن 3nm هي عملية متقدمة تتنافس عليها كبرى الشركات المصنعة، إلا أن هناك اختلافات في الانعكاسات على المحطات الطرفية، وسيتأثر الطلب بتقلبات السوق. ستتحسن قدرات وإنتاجية TSMC للإنتاج الضخم بتقنية 3 نانومتر في العام المقبل، لكن شركات نفط الجنوب المتنقلة تواجه ترقيات راكدة وما يسميه البعض "الأداء الزائد"، مما يضعف دورها كنقطة بيع للأجهزة المحمولة مثل الهواتف المحمولة.

أشار Ming-Chi Kuo، محلل Tianfeng Securities، في تقرير استقصائي إلى أنه من المتوقع أن يؤدي ضعف الطلب على منتجات أجهزة Apple بحلول عام 2024 إلى تفاعل متسلسل ويؤثر على مصنعي الرقائق. من المتوقع أن ينخفض ​​عدد الطلبات الخاصة بمعدات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية ASMLE بشكل كبير بنسبة 30% في العام المقبل.

قال Ming-Chi Kuo أن ASML قد تقلل بشكل كبير شحنات آلات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 20% إلى 30% في عام 2024 لأن الطلب على شرائح 3nm من Apple وQualcomm أقل من المتوقع. وفي الوقت الحالي، ستنخفض شحنات أجهزة MacBook وiPad بشكل كبير بنحو 30% و22% على التوالي في عام 2023، إلى 17 مليون و48 مليون وحدة. سبب الانخفاض الكبير هو نهاية المكاتب المنزلية والانخفاض التدريجي في جاذبية المنتجات الجديدة Apple Silicon وMini-LED للمستهلكين. وبالتطلع إلى عام 2024، فإن الافتقار إلى زخم النمو في أجهزة MacBook وiPad لا يفضي إلى الطلب على شرائح 3 نانومتر.

كما أعرب Ming-Chi Kuo عن آرائه بشأن شركة Qualcomm. ويعتقد أن طلب شركة كوالكوم على تقنية 3 نانومتر في عام 2024 سيكون أقل من المتوقع لأن شركة هواوي ستتوقف عن شراء شرائح كوالكوم. بالإضافة إلى ذلك، ستقوم سامسونج أيضًا بتطوير Exynos2400 SoC الخاص بها لتطبيقات الهاتف المحمول الخاصة بها. الطلب على عقد GAA بتقنية 3 نانومتر من سامسونج وعقد Intel20A من Intel (أي ما يعادل تقريبًا 3 نانومتر من TSMC) أقل من المتوقع؛ لن يكون لدى Samsung وMicron وSK Hynix خطط لتوسيع شرائح الذاكرة حتى عام 2025 إلى 2027 على أقرب تقدير.

ومع ذلك، فإن إجماع السوق الحالي هو أن صناعة أشباه الموصلات ستصل إلى أدنى مستوياتها في النصف الثاني من عام 2023، ولكن يجب أن نراقب عن كثب ما إذا كان سيتم تأجيل وقت القاع إلى النصف الأول من عام 2024 أو النصف الثاني من العام.