في الأسبوع الماضي، أعلن Elon Musk أن Tesla ستصنع الجيل التالي من معالج AI5 في الولايات المتحدة وستقوم بمضاعفة مصدر هذا النظام على الرقاقة من كل من TSMC وSamsung Foundry. ويرجع ذلك إلى أن شركة Tesla تهدف إلى توفير الكثير من السيليكون AI5، حيث سيتم استخدامه في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك السيارات والروبوتات ومراكز البيانات بشكل غير عادي إلى حد ما. قال Musk أيضًا أن مصنع Samsung Foundry في تايلور، تكساس، أكثر تقدمًا من Fab 21 المرحلة الأولى من TSMC في أريزونا، وهو تعليق غريب من مصمم شرائح fabless.
نحن نحلل ما تستطيع شركة Samsung في تكساس القيام به، وكيفية مقارنتها بالمرحلة الأولى من شركة TSMC fab 21، وما إذا كانت شريحة AI5 القادمة من Musk ستحتاج حقًا إلى القدرات المتقدمة التي يمكن أن تقدمها Samsung Foundry.
المزيد من رقائق AI5، المزيد من الأداء
سيكون AI5 من Tesla أكثر تقدمًا بكثير من AI4، وفقًا لإيلون موسك. وبما أن الشركة تخطط لاستخدامها على نطاق واسع عبر منتجاتها، فإنها ترغب في الحفاظ على الفائض.
“أنا واثق [the AI5] سيكون الفائز، المستوى التالي [of AI performance]وقال ماسك خلال مكالمة الأرباح مع المستثمرين والمحللين الماليين هذا الأسبوع: “لذلك فمن المنطقي أن تركز كل من Samsung وTSMC على AI5”.
استنادًا إلى تعليقات Musk السابقة، يعد AI5 معالجًا ضخمًا يمكن أن يتطلب ما يصل إلى 800 واط (في الذروة). بدون الكثير من عناوين IP البدائية مثل معالجة إشارات الصور أو معالجة الرسومات، فإنه يترك مساحة فارغة لأجهزة حساب موتر منخفضة الدقة لتحقيق أقصى قدر من الأداء وكفاءة التكلفة. على الرغم من الاستهلاك العالي للطاقة، فإن AI5 يتناسب مع “نصف شبكاني”، والذي يعادل حوالي 430 مم ^ 2، مما يجعله في وسط سعيد بحيث لا يكون كبيرًا جدًا، ولا صغيرًا جدًا.
التكوين الدقيق لنظام الجيل التالي من نظام AI5 على الرقاقة من Tesla (بافتراض أنه عبارة عن SoC، وليس شريحة SiP متعددة الشرائح، أو سلسلة من المنتجات) غير معروف؛ نحن نعلم فقط أنه يحتوي على نوى وحدة المعالجة المركزية Arm والكثير من أجهزة Tesla الخاصة.
ونتيجة لذلك، من الصعب التأكد من ما يكمن تحت غطاء محرك AI5، نظرًا لاختلافاته الكبيرة عن AI4 من حيث استهلاك الطاقة (800 واط مقابل 140 واط)، ونقص قدرات معالجة الرسومات ومعالجة الصور، ومجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة، والتي تمتد من السيارات والروبوتات إلى مراكز البيانات.
وقال ماسك: “إذا كان لدينا عدد كبير جدًا من شرائح AI5 للسيارات والروبوتات، فيمكننا دائمًا وضعها في مركز البيانات”. “لذلك، نحن نستخدم بالفعل AI4 للتدريب في مركز البيانات الخاص بنا. لذا، [we] استخدم مزيجًا من أجهزة AI4 وNvidia. لذا، لنكون واضحين، نحن لسنا على وشك استبدال Nvidia، لكننا نستخدم كليهما معًا، أجهزة AI4 وNvidia. ويمكن دائمًا وضع الإنتاج الزائد من AI5 في مراكز البيانات لدينا.”
في حين حدد ” ماسك ” الكميات الهائلة كأحد الأسباب الرئيسية وراء القرار غير المعتاد إلى حد ما المتمثل في الحصول على شريحة معقدة من مسبكين متقدمين على عقدتين متقدمتين (لم يتم تحديدهما بعد)، فربما يكون هناك سبب آخر هو “تنظيف الأنابيب” لشركة Samsung Foundry الأمريكية قبل تعيين إنتاج AI6 حصريًا (أو ربما ليس حصريًا) إلى SF، لكن ” ماسك ” نفى ذلك.
معدات أفضل؟
أدلى Musk أيضًا بتعليق غير عادي فيما يتعلق بأدوات Taylor, Texas fab من سامسونج، مدعيًا أنها أكثر تقدمًا من Fab 21 المرحلة 1 من TSMC في أريزونا.
“من الناحية الفنية، شركة سامسونج الرائعة [in Texas] لديها معدات أكثر تقدمًا قليلاً من TSMC fab [in Arizona]. هؤلاء [AI5 chips] سيتم صنعه في الولايات المتحدة […] وقال ماسك: “من TSMC في أريزونا، وسامسونج في تكساس”.
تم تصميم مصنع سامسونج في تايلور، تكساس، لإنتاج شرائح باستخدام تقنيات التصنيع المختلفة، وصولاً إلى SF2 الخاص بشركة Samsung Foundry، والذي كان يُطلق عليه SF3P، ولكن نظرًا لمزايا أدائه مقارنة بعقد سلسلة SF3 الأخرى، قررت الشركة إدخاله في فئة 2 نانومتر. ومع ذلك، يبقى أن نرى ما إذا كان SF2 قادرًا على المنافسة مع 18A من Intel Foundry وN2 من TSMC، حيث أن التفاصيل الأخرى، مثل عدد طبقات EUV التي يستخدمها SF2، لا تزال غامضة.
على الرغم من أننا لا نعرف التكوين الدقيق لمصنع Samsung Foundry في تايلور، تكساس، يمكنك الافتراض أنه مصمم لصنع شرائح باستخدام تقنيات معالجة من فئة 3 نانومتر، نظرًا لتوقيته المنحدر في 2026-2027. لذلك، يمكننا أن نتوقع أن تقوم سامسونج بتجهيز مصنعها الرائع لـ SF2P، وSF2X، وSF2A، وربما SF2Z (مع توصيل الطاقة الخلفية)، ولكن لم يتم تأكيد ذلك رسميًا.
ومع ذلك، فإن الشركة المصنعة القادرة على إنتاج شرائح من فئة 3 نانومتر هي بالفعل أكثر تقدمًا من المرحلة الأولى من Fab 21 من TSMC في أريزونا، والتي تم تصميمها لصنع شرائح على عقد إنتاج من فئة 5 نانومتر و4 نانومتر. لذا، فإن جهاز TSMC fab 21 يتخلف عن سامسونج من حيث التصميم. ضع في اعتبارك أيضًا أن تقنيات المعالجة الرائدة من سامسونج اعتمدت على ترانزستورات البوابة الشاملة (GAA) منذ SF3 في عام 2022، والتي تتطلب مجموعة محددة من الأدوات لإنشائها.
تم تصميم المرحلة الأولى من Fab 21 من TSMC وتجهيزها بين عامي 2020 و2024 (من المحتمل أن تتبع مخططات TSMC للجيل الأول من المصانع القادرة على استخدام الأشعة فوق البنفسجية). كان هذا بشكل ملحوظ قبل أن تطلق ASML أحدث أنظمة الطباعة الحجرية Twinscan NXE:3800E، لذلك تأتي الشركة المصنعة مجهزة بآلات Twinscan NXE:3600D، والتي يمكنها معالجة ما يصل إلى 160 رقاقة في الساعة، بجرعة 30 مللي جول/سم^2. في المقابل، يتم الآن تجهيز مصنع Samsung Foundry في تايلور، لذلك إذا أردنا التكهن، فإننا نتخيل أن Samsung قامت بتجهيز مصنعها في تايلور، تكساس، بجهاز Twinscan NXE:3800E الأكثر تقدمًا، والذي يعالج ما يصل إلى 220 رقاقة في الساعة عند 30 مللي جول/سم^2. ضع في اعتبارك أن الماسحات الضوئية الخاصة بـ ASML قابلة للترقية، لذلك من الناحية النظرية، يمكن لـ TSMC تعزيز أداء الأدوات التي تستخدمها، إذا كان ذلك ضروريًا.
نظرًا لأن مصنع Samsung Foundry في تايلور، تكساس، يهدف إلى إنتاج شرائح تعتمد على ترانزستورات GAA، فإنه يحتوي على اختلافات أكثر أهمية عن Fab 21 المرحلة 1 من TSMC، والذي تم تصميمه لإنتاج دوائر متكاملة مع ترانزستورات FinFET مجربة وحقيقية.
تقدم ترانزستورات GAA مستوى جديدًا تمامًا من التعقيد في كل من الحفر والترسيب، لأن بنيتها تحل محل زعنفة رأسية واحدة بأوراق نانوية أفقية متعددة مكدسة. يتم فصل كل ورقة بطبقة مؤقتة من السيليكون والجرمانيوم (SiGe) والتي يجب حفرها بشكل انتقائي دون الإضرار بقنوات السيليكون المجاورة.
يتطلب ذلك أدوات حفر الطبقة الذرية (ALE) القادرة على إزالة مادة واحدة أو اثنتين من أنجستروم في وقت واحد مع انتقائية واتجاهية شديدة. يجب أن تحقق هذه الأنظمة أيضًا تجانسًا شبه مثالي عبر الرقاقات مقاس 300 مم، نظرًا لأن الإفراط في الحفر البسيط يمكن أن يؤدي إلى انهيار أو خشونة الصفائح النانوية فائقة الرقة. في حين أن TSMC لا تحتاج إلى مثل هذه الأدوات في المرحلة الأولى من Fab 21، فإن Samsung تحتاج إليها في مصنع Taylor.
على جبهة الترسيب، يعتبر ترسيب الطبقة الذرية المطابق (ALD) والتنقيط الانتقائي مفتاحًا لأداء الجهاز. تلتف البوابة الموجودة في جهاز GAA بشكل كامل حول كل ورقة نانوية، مما يتطلب أغشية معدنية وعازلة للكهرباء تكون خالية من الثقوب وموحدة على جميع الأسطح، حتى في أعماق الخنادق الضيقة. ولإنتاجها، يحتاج صانعو الرقائق إلى أدوات توفر التحكم تحت الأنجستروم في المواد العازلة ذات الكثافة العالية (مثل HfO₂) وطبقات البوابات المعدنية (TiN، وRu، وMo) مع تغطية خطوة شبه مثالية.
بالإضافة إلى ذلك، تعمل أنظمة الترسيب الفوقي الانتقائية على تنمية طبقات Si/SiGe متعددة الطبقات بالتناوب، والتي تشكل حزمة صفائح النانو بدقة سماكة على المستوى الذري. معًا، توفر أنظمة الحفر والترسيب المتقدمة هذه الدقة واستقرار العملية اللازمين لتصنيع ترانزستورات GAA بشكل موثوق عند عقدة 3 نانومتر وما بعدها. ومع ذلك، فإن ترانزستورات GAA غير مطلوبة لعمليات TSMC's N4 أو N5. من المتوقع أن تقوم شركة TSMC بإطلاق ترانزستورات GAA لأول مرة في عملية 16A من فئة 1.6 نانومتر.
نظرًا لأن مصنع سامسونج في تايلور، تكساس، يتقدم على الأقل بعقدة إنتاج واحدة على المرحلة الأولى من مصنع Fab 21 الخاص بشركة TSMC، فإنه يتميز أيضًا بأدوات قياس وفحص مختلفة. من المحتمل أن تتميز المرحلة الأولى من Fab 21 بمجموعة أدوات قياسية من أواخر عام 2010 وأوائل عام 2020، لذا فإن مجموعة القياس/الفحص المضمنة الخاصة بها تتكون من قياس تشتت التراكب/الأقراص المضغوطة، وفحص الرقاقة البصرية، ومراجعة الشعاع الإلكتروني المضبوطة لعقد 4 نانومتر و5 نانومتر. في المقابل، يستخدم مصنع سامسونج في تكساس أدوات الجيل الجديد، مثل قياس التشتت متعدد الزوايا والأشعة السينية والشعاع الإلكتروني أو حتى قياس الشعاع الإلكتروني المتعدد لضمان التحكم في الأنجستروم الفرعي والتوحيد عبر الرقائق.
مع اختفاء الاختلافات بين الشركات المصنعة، يبقى سؤال آخر: هل تتطلب شريحة AI5 من Tesla الأدوات المتقدمة التي يمكن أن توفرها شركة Taylor من شركة Samsung Foundry؟ الإجابة البسيطة هي أننا لا نعرف، نظرًا لقلة التفاصيل المتوفرة لدينا حول الذكاء الاصطناعي AI5. كان من المتوقع أن يتم إطلاق المعالج في أوائل عام 2026، لكن تسلا قامت بتأخيره حتى أواخر عام 2026. وكما كشف ماسك الأسبوع الماضي، فإن الأجهزة لا تزال قيد التطوير ولم يتم الانتهاء منها، لذا فهي بعيدة عن الإنتاج لأكثر من عام.
قال ماسك: “أعتقد أن شريحة AI5 التي صممتها شركة Tesla هي تصميم مذهل، لقد أمضيت كل عطلة نهاية أسبوع تقريبًا خلال الأشهر القليلة الماضية مع فريق تصميم الرقائق الذي يعمل على AI5”. “أنا لا أقدم الثناء بسهولة، لكن يجب أن أقول إنني أعتقد أن فريق شرائح Tensor كذلك حقًا تصميم شريحة لا تصدق هنا. وبحسب بعض المقاييس، ستكون شريحة AI5 أفضل بـ 40 مرة من شريحة AI4. ليس 40%، 40 مرة. لأن لدينا فهمًا تفصيليًا لمجموعة البرامج والأجهزة بأكملها.”
إذا قامت تسلا بإطلاق AI5 في نوفمبر/تشرين الثاني المقبل، فإن أقرب وقت يمكنها فيه بدء إنتاجها الضخم هو ديسمبر/كانون الأول 2026. ومن المرجح أن يكون الإطار الزمني الأكثر واقعية هو أوائل عام 2027.
على أي حال، من المتوقع أن تبدأ شركة Taylor fab التابعة لشركة Samsung في زيادة إنتاج الرقائق في وقت ما في عام 2026، لذا بحلول أواخر عام 2026 أو أوائل عام 2027، ستكون جاهزة لـ AI5. أما بالنسبة لـ TSMC، فإن المرحلة الثانية من Fab 21 القادرة على تصنيع 3 نانومتر لن تنطلق إلا في النصف الثاني من عام 2027. لذلك، إذا كانت Tesla تخطط لمضاعفة مصدر AI5 من TSMC وSamsung Foundry بدءًا من أواخر عام 2026 أو أوائل عام 2027، فمن المحتمل أن تعتمد على N5A من TSMC في أريزونا، ومن المفترض أن تعتمد على عملية تصنيع SF4A في تكساس.
من الناحية النظرية، يمكن لشركة Tesla استخدام SF2A، لكننا نشك في أنها ستكون جاهزة للمعالجات الكبيرة بحلول أوائل عام 2027، لذلك من المرجح أن تكون SF4A، حيث بحلول ذلك الوقت، ستكون تقنية تصنيع ناضجة على مستوى السيارات. علاوة على ذلك، فإن صنع نفس الشريحة باستخدام تقنية معالجة من فئة 5 نانومتر وSF2 من سامسونج ليس له معنى كبير، حيث أن السيليكون النهائي سيوفر خصائص مختلفة للطاقة والحرارة والأداء.
إنتاج أسرع؟
وبالنظر إلى أن AI5 من Tesla سيعتمد بشكل شبه مؤكد على ترانزستورات FinFET، فإنه بالكاد سيستفيد من الأدوات الأكثر تقدمًا التي ستمتلكها سامسونج في مصنعها الرائع في تايلور، تكساس، مما يجعل تعليق Musk غير ذي صلة إلى حد كبير بمعالج AI5.
ربما تكون الميزة الرئيسية لـ SF's fab لـ Tesla's AI5 هي أنظمة الطباعة الحجرية Twinscan NXE:3800E، والتي يمكنها معالجة رقائق أكثر بنسبة 40٪ في الساعة مقارنة بأسلافها المستخدمة في Fab 21 المرحلة 1. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تقليص وقت الدورة و/أو زيادة الإنتاج. ومع ذلك، فإن التحسين الفعلي لوقت الدورة عبر المصنع بأكمله أصغر بكثير، حيث إن التعرض للأشعة فوق البنفسجية ليس سوى جزء واحد من عملية مكونة من مئات الخطوات.
تهيمن الأدوات الأخرى، مثل الترسيب والحفر والفحص والتنظيف، على إجمالي وقت دورة الرقاقة، والذي يبلغ حوالي 12 أسبوعًا للمنتجات من فئة 5 نانومتر. لذلك، في أفضل الأحوال، قد تؤدي أدوات ASML الأحدث إلى خفض إجمالي وقت دورة الرقاقة بنسبة 5% – 10%، لكن ميزة أدائها على سابقاتها لن تترجم إلى وقت دورة أقل بنسبة 40%.
لتلخيص الأمور، فإن تعليق Musk حول مصنع Samsung Foundry القادم في تايلور، تكساس، باعتباره “أكثر تقدمًا” من المرحلة الأولى من Fab 21 من TSMC، صحيح من الناحية الفنية، لكنه لا علاقة له إلى حد كبير باحتياجات الإنتاج المباشرة لشركة Tesla.
يتبع أجهزة توم على أخبار جوجل، أو أضفنا كمصدر مفضل، للحصول على آخر الأخبار والتحليلات والمراجعات في خلاصاتك.
التعليقات