TSMC vừa công bố thêm thông tin chi tiết về tiến trình A16 1,6 nm, một bước tiến quan trọng trong công nghệ sản xuất chip của hãng. Tiến trình mới này được thiết kế nhằm tăng tốc độ xử lý, giảm điện năng tiêu thụ và cải thiện mật độ bóng bán dẫn so với thế hệ 2 nm hiện tại.
Điểm nhấn công nghệ: Super Power Rail
Điểm thay đổi đáng chú ý nhất trên A16 là việc bổ sung cơ chế cấp điện từ mặt sau của tấm bán dẫn, được TSMC gọi là Super Power Rail. Giải pháp này chuyển phần cấp điện ra phía sau, giúp mặt trước của chip có nhiều không gian hơn cho các đường truyền tín hiệu. Nhờ đó, hiệu năng và khả năng thu gọn thiết kế được cải thiện đáng kể.
Về mặt kỹ thuật, A16 tiếp tục sử dụng cấu trúc transistor nanosheet, nền tảng đã xuất hiện trên tiến trình N2 2 nm của TSMC. N2 dự kiến sẽ được đưa vào các sản phẩm thương mại trong thời gian tới, bao gồm các chip EPYC Venice của AMD. Khi chuyển sang A16, TSMC đã thu nhỏ kích thước và thay đổi cách tổ chức cấp điện để nâng cao hiệu quả hoạt động trong các thiết kế ngày càng phức tạp.
Hiệu năng vượt trội so với N2P
So với N2P, A16 có thể tăng tốc độ thêm khoảng 8-10% nếu giữ nguyên điện áp cấp cho lõi và không thay đổi diện tích phần lõi. Nếu ưu tiên tiết kiệm điện, tiến trình mới có thể giảm mức tiêu thụ điện khoảng 15-20% ở cùng hiệu năng. Ngoài ra, mật độ logic và mật độ SRAM cũng tăng thêm khoảng 8-10%, cho phép bố trí nhiều thành phần xử lý và bộ nhớ hơn trên cùng một diện tích khuôn chip.
TSMC giải thích rằng Super Power Rail giúp cải thiện cả hiệu năng lẫn khả năng thu gọn thiết kế, vì các tài nguyên định tuyến ở mặt trước không còn phải chia sẻ nhiều cho việc cấp điện. Một lợi ích khác là giảm sụt áp trên đường cấp điện, từ đó tăng hiệu quả truyền điện năng đến từng khối xử lý. Hãng cũng nhấn mạnh rằng phương án tiếp xúc từ mặt sau mới vẫn giữ được mật độ cổng, diện tích bố trí và độ linh hoạt về bề rộng linh kiện ở mức tương đương với cách cấp điện truyền thống từ mặt trước.
Ứng dụng và lộ trình sản xuất
Những đặc tính này khiến A16 đặc biệt phù hợp với các chip điện toán hiệu năng cao, nơi số lượng tín hiệu rất lớn và mạng cấp điện bên trong khuôn chip ngày càng dày đặc. Đây cũng là nhóm sản phẩm đang tăng nhu cầu mạnh nhờ làn sóng AI, khiến các xưởng đúc chip lớn phải liên tục mở rộng công suất.
Dù A16 được lên kế hoạch sản xuất hàng loạt vào quý 4 năm 2026, điều đó không có nghĩa thị trường sẽ có ngay sản phẩm dùng tiến trình này trong cùng thời điểm. Theo lộ trình hiện tại, các chip thương mại dựa trên A16 nhiều khả năng chỉ xuất hiện trong giai đoạn 2027-2028.
Các tiến trình tương lai: A13 và A12
Sau A16 và A14, TSMC sẽ tiếp tục đẩy sang A13 1,3 nm và A12 1,2 nm, hai tiến trình đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn tiếp theo. Với A13, TSMC cho biết đây là phiên bản thu gọn tiếp từ A14, giúp tiết kiệm khoảng 6% diện tích so với thế hệ trước. Mục tiêu của A13 là tạo ra các thiết kế gọn hơn và hiệu quả hơn cho khách hàng, phục vụ các nhóm sản phẩm như điện toán hiệu năng cao, AI và thiết bị di động. Một điểm thuận lợi là A13 tương thích ngược hoàn toàn với A14, giúp khách hàng dễ chuyển đổi thiết kế hơn. Tiến trình này dự kiến đi vào sản xuất trong năm 2029, muộn hơn A14 khoảng một năm.
Trong cùng giai đoạn, TSMC cũng dự kiến đưa A12 1,2 nm vào sản xuất. A12 là phiên bản tiếp tục hoàn thiện từ A14, đồng thời áp dụng luôn công nghệ Super Power Rail để cấp điện từ mặt sau.
Việc TSMC đồng thời chuẩn bị nhiều tiến trình mới cho thấy cuộc đua công nghệ bán dẫn đang bước vào giai đoạn căng hơn, nhất là khi nhu cầu AI tạo áp lực lớn lên năng lực sản xuất toàn ngành. Trong bối cảnh đó, các đối thủ như Intel cũng có cơ hội mở rộng hiện diện, đặc biệt với các công nghệ đóng gói tiên tiến và những tiến trình mới hướng đến khách hàng bên ngoài như 18A-P và 14A.
