Es wird erwartet, dass Apples kundenspezifisches Silizium später in diesem Jahr auf 3 nm umsteigt, eine Fertigungstechnik der nächsten Generation, aber was genau bedeutet der verbesserte Prozess für die Chips der nächsten Generation des Unternehmens?
Bei der Halbleiterfertigung handelt es sich um den Prozess zur Herstellung von Chips. Der „Knoten“ des Prozesses ist, vereinfacht ausgedrückt, ein Maß für die kleinstmögliche Dimension, die bei der Herstellung verwendet wird, gemessen in Nanometern (nm). Der Knoten eines Chips hilft bei der Bestimmung seiner Transistordichte sowie seiner Kosten, Leistung und Effizienz.
Der Zusammenhang mit den tatsächlichen physikalischen Abmessungen ist in den letzten Jahren unklar geworden, da sich die Fortschritte verlangsamt haben und das Marketing an Bedeutung gewonnen hat, aber er gibt im Großen und Ganzen immer noch an, wie fortgeschritten die Chip-Technologie ist.
Welche Knoten verwendet Apple derzeit?
Den letzten großen Sprung im Herstellungsprozess machte Apple im Jahr 2020, als es mit dem A14 Bionic und dem M1-Chip auf den 5-nm-Prozess von TSMC umstieg. Einige Chips, wie der S6, S7 und S8 in der Apple Watch, verwenden weiterhin einen 7-nm-Fertigungsprozess, da sie auf dem A13 Bionic basieren – Apples letztem 7-nm-Chip, der für das iPhone entwickelt wurde.
Apple hat den A16 Bionic Chip letztes Jahr mit dem iPhone 14 Pro und dem „iPhone 14 Pro“ Max eingeführt. Apple behauptet, es handele sich um einen 4-nm-Chip, weil er den „N4“-Prozess von TSMC verwendet, aber in Wirklichkeit wird er mit einer verbesserten Version der 5-nm-N5- und N5P-Prozesse von TSMC hergestellt.
Was bringt 3 nm?
Zumindest 3 nm sollten den größten Leistungs- und Effizienzsprung für Apples Chips seit 2020 bedeuten. Die erhöhte Anzahl von Transistoren, die durch 3 nm ermöglicht werden, ermöglicht es dem Chip, mehr Aufgaben gleichzeitig und schneller auszuführen und dabei weniger Strom zu verbrauchen.
Dank der Produktionstechnik der nächsten Generation verbrauchen Chips bis zu 35 Prozent weniger Strom und bieten gleichzeitig eine bessere Leistung im Vergleich zum 5-nm-Prozess, den Apple seit 2020 für alle Chips der A- und M-Serie verwendet.
3-nm-Chips könnten auch fortschrittlichere dedizierte Chip-Hardware ermöglichen. Beispielsweise könnte ein 3-nm-Chip potenziell fortgeschrittenere Aufgaben der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens sowie erweiterte Grafikfunktionen unterstützen.
Es gab Gerüchte, dass Apple eine neue CPU mit Raytracing-Funktionen für den A16 Bionic entwickelt hat, diese Technologie jedoch spät im Entwicklungsprozess des A15 Bionic verworfen hat und auf die CPU des A15 Bionic zurückgegriffen hat. Daher scheint eine integrierte Raytracing-Unterstützung mit den ersten 3-nm-Chips sehr wahrscheinlich.
Es ist erwähnenswert, dass die Umstellung auf eine kleinere Chipgröße auch einige Herausforderungen mit sich bringen kann, wie etwa eine höhere Leistungsdichte, Wärmeerzeugung und Herstellungskomplexität. Dies ist einer der Gründe dafür, dass es immer seltener zu großen Prozesssprüngen in der Fertigung kommt.
Entsprechend Die InformationKünftige Apple-Siliziumchips, die im 3-nm-Prozess hergestellt werden, werden über bis zu vier Chips verfügen, die bis zu 40 Rechenkerne unterstützen würden. Der M2-Chip verfügt über eine 10-Kern-CPU und der „M2“ Pro und Max über 12-Kern-CPUs, sodass 3 nm die Multi-Core-Leistung deutlich steigern könnte.
Wann kommen die ersten 3-nm-Chips?
TSMC hat seine Tests zur 3-nm-Produktion seit 2021 intensiviert, aber dieses Jahr wird erwartet, dass die Technologie ausgereift genug ist, um kommerziell nutzbar zu sein. TSMC wird voraussichtlich im vierten Quartal 2022 mit der vollständigen kommerziellen Produktion von 3-nm-Chips beginnen. Es wird davon ausgegangen, dass der Produktionsplan nach Plan verläuft.
Es wird angenommen, dass Apples Bestellung von 3-nm-Chips so groß ist, dass sie in diesem Jahr die gesamte Produktionskapazität von TSMC für den Knoten belegt. Aktuelle Berichte deuten darauf hin, dass der Zulieferer Schwierigkeiten hat, genügend 3-nm-Chips zu produzieren, um die Nachfrage nach den kommenden Geräten von Apple zu decken.
Analysten gehen davon aus, dass TSMC Probleme mit den Werkzeugen und der Ausbeute hat, was sich auf den Hochlauf der Massenproduktion der neuen Chiptechnologie auswirkt. Es besteht die Möglichkeit, dass sich einige M3-Geräte aufgrund dieser Probleme etwas verzögern, aber es scheint unwahrscheinlich, dass Apple die Einführung der Modelle A17 Bionic und iPhone 15 Pro verzögern möchte.
Sobald die 3-nm-Produktion gut etabliert ist, wird TSMC zur 2-nm-Produktion übergehen. Es wird erwartet, dass die Produktion auf dem 2-nm-Knoten im Jahr 2025 aufgenommen wird.
Welche kommenden Geräte werden mit 3-nm-Siliziumchips von Apple ausgestattet sein?
Es gibt Gerüchte, dass Apple in diesem Jahr mindestens zwei Chips vorstellen wird, die mit dem 3-nm-Prozess von TSMC hergestellt wurden: den A17 Bionic und den „M3“-Chip. Die ersten Geräte mit dem A17 Bionic dürften das „iPhone 15 Pro“ und das „iPhone 15 Pro“ Max sein, die voraussichtlich im Herbst auf den Markt kommen.
Zu den ersten „M3“-Geräten wird voraussichtlich ein aktualisiertes 13-Zoll-MacBook Air, ein 24-Zoll-iMac und ein iPad Pro gehören. Das iPhone 15 Pro und das iPhone 15 Pro Max sind die einzigen Geräte, die angeblich den A17 Bionic-Chip enthalten, aber es ist wahrscheinlich, dass er nächstes Jahr auf dem iPhone 16 und dem iPhone 16 Plus erscheint, und möglicherweise auch auf anderen Geräten wie dem iPad mini und Apple TV die kommenden Jahre.
Apple arbeitet an mehreren „M3“-Chips mit den Codenamen Ibiza, Lobos und Palma. Mit Blick auf die weitere Zukunft geht Apple-Analyst Ming-Chi Kuo davon aus, dass die neuen 14- und 16-Zoll-MacBook-Pro-Modelle im Jahr 2024 über „M3“-Pro- und „M3“-Max-Chips verfügen werden.