Processori con 300 miliardi di transistor entro il 2030 secondo ASML

L’olandese ASML è nota come fornitore di macchinari industriali chiave per la realizzazione di chip basati sull’utilizzo della litografia ultravioletta estrema (EUV). Sono utilizzati ad esempio da Intel, TSMC e Samsung.

L’Europa soffre di un enorme gap tecnologico nella produzione di chip rispetto alle realtà nordamericane e estremo-orientali (si sta lavorando per provare a recuperare un po’ di terreno con il Chips Act) ma un’azienda come ASML resta punta di diamante.
Non solo. È una delle poche società europee che, visti gli stretti legami con le più grandi imprese a livello mondiale che lavorano sul silicio, può parlare con cognizione di causa degl sviluppi futuri.

Nel corso di una presentazione ASML ha fornito dati interessanti sull’evoluzione dei chip dei PC negli anni a venire.
La prima informazione che balza subito agli occhi è che avremo chip con fino a 300 miliardi di transistor, almeno da parte di TSMC, entro il 2030.
Attualmente il chip più complesso realizzato dalla società taiwanese è l’NVidia A100 con una dimensione di più di 800 millimetri quadrati, realizzato a 7 nm e contenente ben 54 miliardi di transistor.

Il secondo punto di particolare rilevante è la velocità di clock: dopo la fine del Dennard scaling questo parametro rimarrà sostanzialmente stabile. Entro la fine del decennio, quindi, le frequenze in gigahertz non aumenteranno granché.

Il terzo e ultimo punto riguarda il consumo energetico. La crescita delle velocità la cui stagnazione è cominciata intorno al 2005 ha avuto come contropartita l’aumento del numero di core e delle interconnessioni tra loro. Si tratta di un aspetto che ASML conferma restare uno dei principali colli di bottiglia con la tendenza che non sarà invertita per anni, almeno fintanto che non saranno introdotti nuovi sistemi di interconnessione per ottimizzare l’efficienza energetica.

Grazie ai nuovi sistemi di packaging come CoWoS e SoIC di TSMC, Foveros e EMIB di Intel, ASML ipotizza che la potenza per watt potrebbe triplicare ogni due anni.
Bisogna però tenere presente che per questa stima è stata presa in considerazione l’architettura più efficiente insieme al sistema di packaging più avanzato del momento.

Per quanto riguarda la memoria DRAM da qui al 2030 ASML prevede che si susseguiranno ancora diverse generazioni realizzate con i processi 10nm+. La sfida è ovviamente quella di estremizzare i processi proseguendo sulla strada della miniaturizzazione.

Per quanto riguarda le memorie flash NAND l’evoluzione sarà molto più aggressiva: la sfida è quella di arrivare infine a rimpiazzare i tradizionali hard disk con configurazioni 3D NAND che passeranno dagli attuali 200 livelli o meno fino a più di 600 layer. Con una stima approssimativa ASML prevede un aumento da quattro a cinque volte delle capacità di archiviazione SSD mantenendo fermo il costo.

ASML prevede inoltre che entro il 2025, rispetto alle cifre attuali, il numero di wafer che saranno prodotti ricorrendo alla tecnologia EUV raddoppierà: la maggior parte di essi sarà utilizzata nella realizzazione di chip di memoria.
Per quanto riguarda la tabella di marcia di ASML, i produttori di semiconduttori stanno attualmente facendo uso della sua tecnologia EUV 0,33 NA adoperata per produrre chip tra 7 e 2 nm. Per la prossima generazione ASML ha già pronta la tecnologia EUV 0,55 NA: sappiamo che Intel è stato il primo grande cliente a prenotarne l’utilizzo per il suo futuro nodo 20A (20 angstrom) così da riuscire a battere sul tempo la rivale TSMC.