Em 2020, a Apple e a Huawei lançaram os primeiros chips fabricados pela TSMC com tecnologia de processo de 5nm, o chipset A14 Bionic e o SoC Kirin 9000. No ano passado, a TSMC produziu o único chip de 3nm usado em um smartphone, o A17 Pro, que atualmente alimenta o iPhone 15 Pro e o iPhone 15 Pro Max. À medida que os nós do processo diminuem de tamanho, os transistores usados por um chip ficam menores, o que significa que mais deles podem caber dentro do componente. Quanto maior a contagem de transistores de um chip, mais poderoso e/ou eficiente em termos de energia ele será.
Por exemplo, quando a TSMC passou de 5nm para 3nm para o SoC A17 Pro, as velocidades da CPU foram 10% mais rápidas, as velocidades da GPU aumentaram 20% e o Neural Engine foi 2x mais rápido no iPhone.
O processador de aplicativos Apple A17 Pro fabricado pela TSMC é o único chipset atual de 3 nm usado por um smartphone
Assim como a Apple foi a primeira (e até agora a única) fabricante de telefones a usar um chipset de 3 nm para alimentar alguns de seus smartphones, DigiTimes (através da MacRumores) diz que a empresa será a primeira a usar um chipset produzido usando o nó de processo de 2 nm assim que a TSMC começar a usar 2 nm para construir chips para clientes durante o segundo semestre de 2025. A produção de 2 nm da TSMC lançará seu Gate-all-around (GAA) transistores que usam nanofolhas horizontais empilhadas verticalmente para permitir que a porta cubra o canal em todos os quatro lados. Isso reduz vazamentos de corrente e aumenta a corrente do inversor.
A Samsung Foundry já usa transistores GAA com seus chips de 3 nm, mas a TSMC não o fará até o início da produção de 2 nm. Para acomodar a mudança para 2 nm, a TSMC está construindo duas novas fábricas (instalações de fabricação de chips) e buscando aprovação para construir uma terceira. Construir fábricas para produção de 2 nm custará bilhões de dólares à TSMC. Mas antes de chegarmos a 2 nm, a TSMC usará versões aprimoradas de seu nó de 3 nm. O nó de processo N3B 3nm do ano passado se tornará o nó N3E aprimorado deste ano e o nó N3P do ano seguinte. Isso nos leva a 2 nm no segundo semestre de 2025. No último mês, a TSMC exibiu à Apple um protótipo de chip de 2 nm.
E depois de 2 nm, espera-se que a TSMC apresente um nó de processo de 1,4 nm a partir de 2027. De acordo com MacRumors, a Apple já está procurando reservar capacidade de produção para o primeiro ano de capacidade de 1,4 nm e capacidade de 1 nm. A Apple é o maior cliente da TSMC e espera-se que obtenha um desconto nos preços dos wafers, que devem subir para US$ 25.000 para um wafer de silício de 12 polegadas para produção de 2 nm em 2025.