Der weltweite Marktführer in der Halbleiterfertigung, TSMC, hat beeindruckende Fortschritte bei der Entwicklung der nächsten Chip-Generation gezeigt. In den letzten drei Monaten hat das Unternehmen einen bedeutenden Sprung bei der Entwicklung des A14-Prozesses (1,4 nm) gemacht und die Kennzahlen der vorherigen N2-Generation (2 nm) auf einem vergleichbaren Reifegrad übertroffen.

Sprung bei Leistung und Ausbeute

TSMC-CEO C.C. Wei hat in einem Gespräch mit Investoren die wichtigsten Kennzahlen vorgestellt, die den Erfolg der Ingenieure bestätigen. Interne Tests eines Testchips zeigten, dass die Leistung 90 % des Zielwerts erreicht hat und die Ausbeute für 256-Mbit-SRAM ebenfalls bei etwa 90 % liegt.

Der Fortschritt wurde rasant erzielt. Noch im April berichtete das Unternehmen von einer Leistung von 85 % und einer Ausbeute von 80 %. Innerhalb von nur drei Monaten konnten somit beide kritischen Parameter auf ein Niveau von 90 % angehoben werden.

Vergleich mit dem N2-Prozess

Um das Ausmaß dieses Erfolgs zu bewerten, lohnt sich ein Vergleich mit der Entwicklungsgeschichte des N2-Prozesses. Im April 2023 zeigte N2 eine Leistung von 80 % des Zielwerts bei einer Ausbeute von 50 %. Erst ein Jahr später, im April 2024, stiegen diese Werte auf 90 % bzw. 80 %.

Die Entwicklung von A14 verläuft schneller. Dies lässt sich durch die gesammelte Erfahrung mit Gate-All-Around-Transistoren (GAA) erklären, die TSMC erstmals bei N2 eingeführt hat. Der Hersteller konnte viele technologische Hürden überwinden, was eine hohe Strukturgleichmäßigkeit und eine geringe Defektdichte ermöglichte.

Pläne zur Einführung und Marktnachfrage

Der Start der Serienproduktion von Chips mit der A14-Technologie ist für die zweite Hälfte des Jahres 2028 geplant. Die aktuellen Kennzahlen lassen jedoch eine theoretische Vorverlegung der Massenproduktion zu, falls die Kunden bereit sind. Laut C.C. Wei streben Kunden bereits an, das Design früher abzuschließen, was ein positives Signal für den Markt ist.

Obwohl A14 nicht über das Super Power Rail-System (SPR) für die Stromversorgung von der Rückseite des Chips verfügen wird (dies debütiert 2029 bei A12), haben Hersteller von Client-Prozessoren sowie Entwickler von Hardware für künstliche Intelligenz und Hochleistungsrechnen (HPC) bereits Interesse an dem neuen Prozess gezeigt.

Technische Vorteile der neuen Generation

Der Wechsel zu A14 verspricht einen erheblichen Leistungsanstieg im Vergleich zu N2:

  • Leistungssteigerung um 10–15 % bei gleichem Stromverbrauch und gleicher Transistoranzahl.
  • Reduzierung des Stromverbrauchs um 25–30 % bei gleichbleibender Taktfrequenz und Schaltungskomplexität.
  • Erhöhung der Transistordichte für Mixed-Signal-Schaltungen um 20 % und für Logikschaltungen um 23 %.

Diese Verbesserungen machen die Technologie angesichts der steigenden Nachfrage nach Chips für Smartphones und KI-Systeme extrem gefragt.