Apple chystá čip A20, první vyráběný 2nm technologií TSMC s novou architekturou Gate-All-Around. Cena? Až 280 dolarů za kus. Tento čip představuje nejen technologický skok, ale i posun v ekonomice celého iPhonu.
Chystaný čip A20 společnosti Apple bude využívat špičkový 2nm výrobní proces společnosti TSMC, což s sebou nese zvýšení ceny, přičemž se čip A20 pravděpodobně stane dosud nejdražším křemíkem společnosti Apple. Vzhledem k tomu, že si Apple údajně zamluvil obrovskou část rané 2nm kapacity TSMC, se čip A20 stává nejen běžným každoročním upgradem, ale i významným architektonickým a ekonomickým zlomem pro řadu iPhonů.
Dramatický nárůst ceny samotného čipu
Podle tchajwanského deníku Economic Daily se očekává, že nadcházející čip A20 bude stát Apple neuvěřitelných 280 dolarů (asi 5 770 Kč) za kus, což odpovídá meziročnímu nárůstu ceny o přibližně 80 procent oproti ceně čipu A19, který pohání současnou generaci iPhonů 17.
Pro představu, aplikační procesor byl v minulosti jednou z nejdražších komponent v seznamu materiálů iPhonu, ale ne s takovým náskokem. Skok takového rozsahu účinně přepisuje strukturu nákladů vlajkových telefonů společnosti Apple a vyvolává zřejmé otázky, kolik z tohoto nárůstu Apple absorbuje a kolik přenese na spotřebitele v podobě vyšších maloobchodních cen nebo snížených marží.
Proč je 2nm výroba tak drahá
Tento cenový nárůst je částečně funkcí pokračujícího inflačního impulsu v oblasti pamětí a je dále podpořen tím, že společnost TSMC používá „technologii první generace nanotranzistorů“ a „ultravysoce účinné kovové mezivrstvy“ pro svůj výrobní proces N2P. Nové uzly jsou na začátku svého životního cyklu vždy dražší, ale 2nm je obzvláště dramatický krok: zavádí zcela novou architekturu tranzistorů, složitější výrobní kroky a nižší počáteční výtěžnost, což vše zvyšuje náklady na použitelný čip.
Navíc TSMC musí vynaložit obrovské kapitálové výdaje na uvedení 2nm čipu do provozu. Společnost již vyčlenila desítky miliard dolarů na nové továrny a vybavení pro procesy N2 a N2P a tyto investice se jí vracejí prostřednictvím vyšších cen waferů. První výrobci, jako je Apple, efektivně dotují náběh, a proto jsou jejich čipy v první vlně nejdražší.
Pro osvěžení: technologie nanotranzistorů, známá také jako technologie Gate-All-Around (GAA), je proces výroby čipů, při němž hradlo obklopuje kanál, který je tvořen naskládanými nanotranzistory, což poskytuje vynikající elektrostatickou kontrolu a zároveň umožňuje 1,2násobné zvýšení logické hustoty.
Zjednodušeně řečeno, GAA je nástupcem FinFET, tranzistorové konstrukce, která byla základem většiny vysoce výkonných čipů v posledním desetiletí. U technologie FinFET obepíná hradlo ze tří stran křemíkovou „ploutev“. V případě GAA nanovrstev hradlo doslova obklopuje kanál ze všech stran, podobně jako pouzdro kolem drátu. Toto těsnější sevření pomáhá zabránit úniku proudu, když má být tranzistor „vypnutý“, což zase snižuje plýtvání energií a umožňuje dosáhnout vyššího výkonu při stejné úrovni výkonu.
Výkonnostní přínosy procesu N2 a N2P
Společnost TSMC uvedla, že její proces N2 první generace přinese až 15% zvýšení rychlosti při stejném výkonu nebo až 30% snížení spotřeby energie při stejné rychlosti ve srovnání se současným uzlem N3E spolu s 1,15x až 1,3x zvýšením hustoty logiky v závislosti na návrhu. N2P, vylepšená verze, kterou by měla společnost Apple použít pro A20, obsahuje další optimalizace, včetně oněch ultraúčinných kovových mezivrstvových kondenzátorů, které pomáhají stabilizovat dodávku energie do logických bloků čipu při velkém zatížení.
Tyto kovové mezivrstvy jsou v podstatě malé vestavěné „zásobníky“ náboje, které jsou rozptýleny po všech vrstvách zapojení čipu. Když CPU nebo GPU blok náhle zvýší aktivitu, tyto kondenzátory mohou rychle dodat potřebný proud, vyrovnat poklesy napětí a pomoci udržet stabilní výkon. To je důležité zejména pro mobilní SoC, kde je dodávka energie omezena tenkým tvarem a omezenou kapacitou baterie.
Společnost TSMC je zřejmě zahlcena poptávkou po svém procesu N2P, což je také jedním z faktorů, které přispěly k závratnému zvýšení ceny čipu A20. A Apple si údajně rezervoval přibližně polovinu 2nm kapacity TSMC pro své vlastní čipy, což zhoršuje situaci dalších významných hráčů, jako jsou Qualcomm a MediaTek.
Konkurenční výhoda i koncentrované riziko
Zablokování tak velké kapacity dává Applu značný konkurenční náskok: přinejmenším po jednu generaci mohou být soupeři nuceni dodávat své vlajkové mobilní SoC na starších 3nm nebo dokonce 4nm uzlech, čímž se mohou vzdát vedoucí pozice v oblasti efektivity a výkonu. Současně tato dynamika „Apple first“ koncentruje riziko: pokud se výnosy na N2P budou zlepšovat pomaleji, než se očekávalo, Apple ponese hlavní tíhu nákladů i kolísání dodávek.
Kompromis je jasný: dramaticky vyšší náklady na čip výměnou za novou úroveň výkonu, efektivity a flexibility. Zda se tento hazard vyplatí, bude záležet na tom, jak přesvědčivě dokáže Apple tyto pokroky pod kapotou promítnout do reálných přínosů, které uživatelé uvidí a pocítí – a zda se mu to podaří, aniž by ceny iPhonů stouply do oblasti, o které začnou pochybovat i věrní zákazníci.