Apple si pro roky 2025–2026 rezervoval více než polovinu kapacity nové 2nm výroby u TSMC. Tato technologie s revoluční architekturou GAA slibuje vyšší výkon a nižší spotřebu energie – a může rozhodnout o vítězích a poražených v éře umělé inteligence.
Očekává se, že 2nm éra začne příští rok, přičemž hnací silou při zavádění této technologie budou čipové sady jako Apple A20 a A20 Pro, a v čele celého procesu stojí společnost TSMC. Tchajwanský polovodičový gigant se údajně potýkal s technologickými omezeními svého 3nm procesu, protože používal FinFET neboli Fin Field-Effect Transistor. S architekturou GAA, neboli Gate All-Around, se TSMC snaží zlepšit vlastnosti 2nm uzlu, a to jak z hlediska výkonu, tak i efektivity, což nakonec přilákalo řadu klientů k přijetí tohoto výrobního procesu.
Abychom to uvedli na pravou míru pro neodborníky, označení „2nm“ neznamená doslova, že jakýkoli fyzický prvek na čipu je široký přesně 2 nanometry. Místo toho se jedná o marketingovou a pojmenovací konvenci, která zhruba sleduje, kolik tranzistorů lze na danou plochu nacpat a jakého výkonu a energetické účinnosti lze dosáhnout. Každý nový „uzel“ zpravidla znamená více tranzistorů na stejném prostoru, vyšší rychlost a nižší spotřebu energie, což jsou klíčové vlastnosti pro chytré telefony, osobní počítače, datová centra a akcelerátory umělé inteligence.
Již dříve bylo oznámeno, že dva z 2nm závodů společnosti TSMC jsou zcela obsazeny, přičemž výrobce musí zahájit výstavbu dalších tří výrobních závodů, aby uspokojil poptávku, což je podnik, který si vyžádá investice v odhadované výši 28,6 miliardy USD (600,6 miliard korun). Nyní je podle United Daily News celý 2nm proces společnosti TSMC plně rezervován pro rok 2026.
Sama společnost TSMC nastínila agresivní plán. Společnost již dříve potvrdila, že riziková výroba jejího uzlu N2 (2nm) bude zahájena v roce 2024, přičemž sériová výroba má být zahájena v roce 2025 a další výkonnostně vylepšené varianty, jako jsou N2P a N2X, jsou plánovány na rok 2026 a později. V praxi to znamená, že roky 2025-2026 budou obdobím, kdy se 2nm čipy začnou objevovat ve spotřebitelských produktech, jako jsou vlajkové lodě chytrých telefonů a špičkové notebooky, přičemž v roce 2027 a později dojde k jejich širšímu rozšíření v serverech a hardwaru pro umělou inteligenci.
Různí zákazníci, jako jsou Qualcomm, MediaTek, Apple, AMD a další, jsou známými klienty 2nm procesu, ale jedním z hlavních důvodů, proč TSMC narazila na uspokojení zuřící vysoké poptávky, je to, že výrobce iPhonů si údajně zajistil více než polovinu počáteční kapacity, aby udržel konkurenci na uzdě. Výrobce destiček údajně do konce roku 2026 rozšíří svou měsíční produkci na 100 000 kusů, takže špičková technologie je hlavním motorem jeho růstu.
$TSM is accelerating its 2nm expansion in Arizona as $AAPL locks in over half of its 2026 capacity.
— Shay Boloor (@StockSavvyShay) November 11, 2025
2nm is the node that will drive the next wave of AI inference which is why every major chipmaker is now trying to secure allocation before the line is fully spoken for. pic.twitter.com/OEwetGqVLv
Pro kontext: „wafer“ je velký kruhový plátek křemíku, na kterém se vyrábějí stovky nebo dokonce tisíce čipů najednou. Rozšíření na 100 000 2nm waferů měsíčně je obrovský úkol, zejména když každý wafer může mít po zpracování na takto pokročilém uzlu hodnotu desítek tisíc dolarů. Tento rozsah vysvětluje, proč se 2nm linka společnosti TSMC rychle stává ústředním bodem její dlouhodobé růstové strategie a proč se zákazníci předhánějí, aby si zajistili kapacitu na roky dopředu.
Zprávy z oboru naznačují, že společnost Apple opět vystupuje jako kotevní zákazník, stejně jako tomu bylo v případě 5nm a 3nm uzlů společnosti TSMC. Tím, že si Apple rezervuje více než polovinu rané 2nm kapacity, může zajistit, že jeho čipy řady A a M zůstanou o generaci napřed v poměru výkonu na watt, a zároveň omezit, jak rychle ho mohou konkurenti jako Qualcomm nebo MediaTek dohnat v segmentu prémiových smartphonů. Tato strategie odráží to, co jsme viděli u rodin A17 Pro a M3 na 3nm procesu TSMC, kde měl Apple výhodu v době uvedení na trh.
Proč je tento architektonický posun důležitý
Výhodou GAA ve srovnání s FinFET je, že zahrnuje metodu nanovrstvového stohování, která zpřesňuje řízení proudu a zároveň podstatně snižuje úniky. Díky tomu může 2nm proces přinést 10-15% zvýšení výkonu při stejné spotřebě energie nebo 25-30% snížení spotřeby energie při určité úrovni výkonu.
Abychom pochopili, proč se jedná o tak velkou věc, pomůže nám stručný pohled na to, co se mění:
- FinFET (Fin Field-Effect Transistor) – FinFETy používané v 5nm a 3nm uzlech společnosti TSMC mají kanál ve tvaru „ploutve“, který vyčnívá z povrchu křemíku. Hradlo (část, která tranzistor zapíná nebo vypíná) obepíná tři strany této lamely. Tato konstrukce zlepšila kontrolu nad proudem ve srovnání se staršími planárními tranzistory, ale s dalším zmenšováním tranzistorů narážejí FinFETy na limity v oblasti úniků a variability.
- GAA (Gate-All-Around) – U GAA je kanál tvarován do nanovrstev nebo nanodrátků a hradlo jej zcela obklopuje ze všech stran. Toto „all-around“ řízení umožňuje mnohem přísnější řízení toku proudu, což snižuje úniky (nežádoucí proud, když má být tranzistor vypnutý) a zlepšuje spínací chování.
Implementace společnosti TSMC, často označovaná jako nanosheet GAA, také umožňuje konstruktérům vyladit šířku a počet nanosheetů tak, aby vyvážili výkon a spotřebu pro různé části čipu. Vysoce výkonná jádra mohou používat širší nebo více nanosheetů, zatímco bloky s nízkou spotřebou mohou být optimalizovány pro efektivitu. Tato flexibilita je jedním z důvodů, proč společnost TSMC očekává tak výrazný nárůst rychlosti i úspory energie ve srovnání s 3nm technologií FinFET.
V praxi se snížení spotřeby o 25-30 % při stejné úrovni výkonu může projevit ve znatelně delší výdrži baterií u chytrých telefonů a notebooků nebo v nižších nákladech na elektřinu a chlazení u datových center. Naopak 10-15procentní nárůst výkonu při stejné spotřebě umožňuje návrhářům čipů zvýšit taktovací frekvenci nebo přidat více jader, aniž by došlo k překročení tepelných limitů.
2nm plán společnosti TSMC
Zatímco první vlna 2nm čipů bude využívat základní proces N2, TSMC již stanovila rozšířenou cestovní mapu:
- N2 – První generace 2nm GAA, s plánovanou sériovou výrobou v roce 2025. Zaměřuje se na vyvážený výkon a spotřebu pro mobilní a vysoce výkonné počítače (HPC).
- N2P – Verze se zvýšeným výkonem, která se očekává kolem roku 2026 a která nabídne další zvýšení rychlosti a účinnosti díky vylepšení designu a úpravám procesu.
- N2X – Vysoce výkonná varianta optimalizovaná pro pracovní zátěže HPC a AI, kde jsou rozpočty na spotřebu vyšší, ale absolutní výkon je kritický.
Společnost TSMC rovněž uvedla, že její 2nm platforma bude podporovat pokročilé obalové technologie, jako je CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate) a InFO (Integrated Fan-Out). Tyto způsoby balení umožňují kombinovat více čipů (CPU, GPU, paměť, akcelerátory) v jediném balení s velmi širokopásmovým připojením, což je důležité zejména pro akcelerátory umělé inteligence a procesory pro datová centra.
Jinými slovy, 2nm není jen zmenšení velikosti tranzistorů; je to součást širší platformy, která kombinuje novou tranzistorovou architekturu, vylepšená propojení a pokročilé balení, aby se v éře AI udrželo škálování výkonu.
2nm náskok společnosti Samsung a otázka výtěžnosti
Společnost Samsung údajně zahájila masovou výrobu svého 2nm procesu GAA na začátku tohoto roku, ale zveřejněné údaje o výkonu, účinnosti a ploše nebyly ve srovnání se starším 3nm uzlem GAA nijak rozsáhlé. To může být způsobeno „méně optimalizovanou“ výtěžností a čísla by se mohla časem zlepšit.
Samsung byl ve skutečnosti první velkou slévárnou, která zavedla GAA ve velkém měřítku, počínaje svým 3nm uzlem (SF3E) v roce 2022, a to pomocí technologie, kterou nazývá Multi-Bridge-Channel FET (MBCFET). První zprávy však naznačovaly, že výtěžnost – procento čipů na wafer, které jsou plně funkční – byla ve srovnání se zralými FinFET linkami společnosti TSMC poměrně nízká. Nízká výtěžnost prodražuje čipy a může omezit atraktivitu procesu pro velké zákazníky.
Společnost Samsung se ve své 2nm generaci snaží zlepšit výkon i výtěžnost a oznámila, že plánuje 2nm technologii použít nejprve v mobilních čipech, později v průběhu desetiletí pak ve vysoce výkonných počítačích a automobilových aplikacích. Přesto nedostatek podrobných, nezávisle ověřených údajů o výkonu a spotřebě pro 2nm uzel společnosti Samsung vyvolal u některých zákazníků opatrnost, zejména proto, že TSMC má dlouhou historii dodávání stabilních procesů s vysokou výtěžností v každém novém uzlu.
Přestože má korejský gigant před TSMC náskok, dává TSMC přednost kvalitě před kvantitou. Podle prognóz by kapitálové výdaje tchajwanské firmy mohly v roce 2026 dosáhnout 48-50 miliard dolarů (1-1,05 bilionu korun), což by znamenalo nový rekord, protože se snaží čelit technologickým překážkám.
Taková výše výdajů se netýká jen výstavby dalších čistých prostor. Zahrnuje také litografické nástroje pro extrémní ultrafialové záření (EUV) od společnosti ASML, z nichž každý může stát více než 300 milionů dolarů (6,3 miliard korun), a také systémy EUV nové generace s vysokou numerickou aperturou, které budou zapotřebí pro uzly přesahující 2 nm. Zahrnuje také investice do materiálů, metrologie (přesného měření) a podpory návrhářského ekosystému, aby návrháři čipů mohli nové možnosti procesu skutečně využít.
Proč je 2nm důležitý i mimo chytré telefony
Ačkoli produkty Apple A20 a A20 Pro budou pravděpodobně nejviditelnějšími 2nm produkty pro běžné spotřebitele, dopad tohoto uzlu bude citelný daleko za hranicemi telefonů:
- Trénování a provozování velkých modelů umělé inteligence je extrémně náročné na spotřebu energie. Efektivnější 2nm čipy mohou buď snížit účty za elektřinu, nebo umožnit datovým centrům vměstnat více výpočetní kapacity do stejné energetické obálky. To má zásadní význam, protože pracovní zátěž AI stále roste.
- Notebooky a osobní počítače – Budoucí návrhy AMD a případně Intelu vyráběné 2nm technologií u TSMC by mohly přinést tenčí a tišší notebooky s delší výdrží baterie nebo stolní procesory s více jádry při podobné úrovni spotřeby.
- Automobilový průmysl a okrajové počítače – Vzhledem k tomu, že automobily a okrajová zařízení (jako jsou chytré kamery nebo průmyslové senzory) jsou stále inteligentnější, potřebují výkonné a zároveň efektivní čipy, které mohou pracovat v omezeném tepelném prostředí. 2nm technologie může pomoci tuto rovnováhu zajistit.
- Sítě a 5G/6G – Základní pásmo a síťové čipy těží z nižší spotřeby a vyšší integrace, což umožňuje kompaktnější a energeticky účinnější infrastrukturu.
Současně prudce rostou náklady na návrh a výrobu na 2nm. Investici mohou ospravedlnit pouze společnosti s velmi vysokými objemy nebo vysokými maržemi. Proto jsme svědky koncentrace 2nm zákazníků mezi hrstkou gigantů, jako jsou Apple, Qualcomm, MediaTek, AMD, NVIDIA a několik poskytovatelů hyperškálových cloudů.
Geopolitika, riziko a diverzifikace
Další rovina 2nm příběhu je geopolitická. Nejpokročilejší továrny společnosti TSMC se v současnosti nacházejí na Tchaj-wanu, který se nachází v centru rostoucího napětí mezi USA a Čínou. Aby snížila riziko a reagovala na vládní pobídky, buduje TSMC pokročilé továrny v USA (Arizona) a Japonsku a oznámila plány na výstavbu zařízení i v Evropě.
Společnost TSMC však uvedla, že její úplně první 2nm výroba zůstane na Tchaj-wanu a zahraniční závody ji doženou později. To znamená, že přinejmenším v prvních letech bude přístup k 2nm kapacitám stále úzce vázán na domácí provozy TSMC. Pro zákazníky to znamená kompromis mezi požadavkem na nejpokročilejší uzel a geografickou diverzifikací pro zajištění odolnosti dodavatelského řetězce.
Souběžně s tím vlády vynakládají miliardy na dotace pro polovodiče – například americký zákon o čipech a vědě a zákon EU o čipech – aby přilákaly pokročilou výrobu. Otázkou zůstává, jak rychle se tyto snahy promítnou do velkoobjemové 2nm výroby mimo Tchaj-wan.
Co lze očekávat od 2nm výrobků první generace
Při pohledu do budoucna se první vlna 2nm čipů pravděpodobně zaměří na:
- Vlajkové mobilní SoC – Apple A20/A20 Pro a příští generace vlajkových lodí s Androidem od Qualcommu a MediaTeku, s důrazem na akceleraci AI, zpracování fotoaparátu a efektivitu modemu.
- Energeticky úsporné čipy pro notebooky a tablety – Nástupci řady M od společnosti Apple a budoucí mobilní procesory AMD, zaměřené na celodenní výdrž baterie s výkonem na úrovni stolních počítačů.
- Specializované akcelerátory umělé inteligence – Čipy na míru pro velké poskytovatele cloudových služeb a společnosti zabývající se umělou inteligencí, kde se každé procento výkonu na watt projeví výraznou úsporou provozních nákladů.
Jak se bude zvyšovat výtěžnost a postupně snižovat náklady, 2nm technologie pronikne do více běžných zařízení. Vzhledem ke složitosti a nákladnosti tohoto uzlu však budou ještě léta koexistovat starší procesy jako 5nm, 6nm, a dokonce 7nm, které budou sloužit produktům střední třídy a levným produktům, u nichž jsou náklady důležitější než absolutní výkon.
Přechod společnosti TSMC z FinFET na GAA na 2 nm není jen dalším rutinním zmenšením. Jde o zásadní změnu, která ovlivní příští desetiletí výpočetní techniky, od telefonu v kapse až po superpočítače s umělou inteligencí v cloudu – a skutečnost, že její kapacita pro rok 2026 je již plně obsazena, ukazuje, jak vysoké jsou sázky pro všechny zúčastněné hráče.