Tidigt 2020-tal befäste Intel att nästkommande generationers tillverkningstekniker inte längre skulle benämnas med enheten nanometer (nm) utan ångström (Å) – angstrom på engelska. Först att introducera en teknik med terminologin blev Intel själva med Intel 18A, eller 1,8 nanometer enligt tidigare benämning. I slutet av året går även konkurrenten TSMC in i den så kallade ”Ångström”-eran med 1,6 nanometer eller A16.
Inför 2026 VLSI Symposium som äger rum på Hawaii, USA, den 14–18 juni publiceras en förhandsvisning av TSMC:s presentation, som ska dyka djupare i 1,6-nanometerstekniken kallad A16. Som tidigare känt blir tekniken en vidareutveckling av bolagets andra generations 2 nanometer (N2P) och uttalat är att den riktas mot i första hand High-Performance Computing (HPC), vilket är ett brott mot tidigare där TSMC sedan introduktionen 20 nanometer först riktat sig mot mobila tillämpningar.
Med HPC menas i första hand allsköns AI-applikationer i fokus, från grafikprocessorer (GPU) från Nvidia till traditionella processorer (CPU) från AMD, ASIC:s och dylikt. Jämfört med N2P, där suffixet ”P” står för Performance, ska A16 sammalika för en kretsdesign erbjuda 8–10 procent högre prestanda (klockfrekvens) vid given strömförbrukning eller 15–20 procent lägre strömförbrukning med samma prestanda – alternativt någonting däremellan. Därtill utlovas upp till 8–10 procent högre transistordensitet för både logik och SRAM.
Tekniken som möjliggör detta och särskiljer N2P och A16 är framförallt Backside Power Delivery (BSPD), som av TSMC kallas Super Power Rail (SPR). Tekniken som Intel redan lanserat med Intel 18A innebär att strömförsörjningen flyttar till ”undersidan” av kiselskivan, istället för att dela värdefullt utrymme med transistorsignalerna på ”ovansidan”. Resultatet blir sänkt resistans, kapacitans, lägre spänningsfall och möjlighet till högre klockfrekvens, men även att det går att öka densiteten ytterligare.
TSMC avser gå in i massproduktion på A16 redan till slutet av 2026, men i realiteten lanseras den 2027 och det kan dröja innan de första kretsarna tillverkade på tekniken når marknaden. Nvidia som tros bli lanseringskund väntas bruka tekniken först med arkitekturen ”Feynman”, vars lansering är planerad till år 2028. Det ska dock inte uteslutas att Nvidia försöker påskynda introduktionen för att möta efterfrågan på allt snabbare AI-beräkningssystem.
Efter A16 kommer A14 – utan Super Power Rail
Ungefär ett år senare avser TSMC lansera A14, som till skillnad från A16 blir en ny nod med en brasklapp. Medan denna introducerar andra generationens Gate-All-Around Field-Effect Transistor (GAAFET), eller Nanosheet som TSMC kallar den, frångår tekniken av kostnadsskäl SPR. Avvägningen är sannolikt gjord för att möta konsumentmarknaden, där aktörer såsom Qualcomm och Apple vill hålla ned priserna för sina systemkretsar (SoC). Jämte A14 introduceras även en kostnadseffektiv variant av 2 nanometer vid namn N2U.
Ytterligare ett år fram i tiden ska TSMC introducera ytterligare två tekniker. Den ena är A13, vilken blir en så kallad optisk krympning av A14 och innebär i praktiken något högre densitet (6%) med oförändrade designregler. I praktiken innebär detta att kretsar designade för tillverkning på A14 relativt enkelt kan portas till A13 och de fördelar tekniken bär med sig.
Samma år, 2029, anländer A12 som är ännu en vidareutveckling av A14 men med betydligt större förändringar och efterträdaren till HPC-anpassade A16. Här återvänder SPR och en ny generation av Nanoflex – Nanoflex Pro – som gör det möjligt att justera bredden på transistorkanalerna block för block. Med detta kan kretsdesigners exempelvis använda bredare (större) transistorer för hög prestanda, såsom själva beräkningsenheterna, och smalare (mindre) för energieffektivitet, exempelvis för cacheminne (SRAM) eller I/O-funktioner.
