Apple e i nuovi chip a 3 nanometri: cosa sappiamo finora?

Apple si prepara al prossimo grande salto generazionale con i nuovi processori a 3 nanometri. A che punto è la casa di Cupertino?

Apple e i nuovi chip a 3 nanometri: cosa sappiamo finora?
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Una volta eliminata la patina glamour del marketing, un dei metodi migliori per analizzare l'avanzamento tecnologico di un chip è quello di gettare lo sguardo sul suo processo produttivo.
Apple ha recentemente annunciato che nel corso dell'anno i suoi nuovi processori dovrebbero passare al nodo a 3 nanometri di TSMC grazie ad una tecnica di produzione di nuova generazione. Ma cosa comporta esattamente questo passo in avanti per l'azienda?
I vantaggi potrebbero essere tutt'altro che indifferenti e potrebbero toccare diversi aspetti della catena di produzione a partire dai costi, per finire con le prestazioni e soprattutto con l'efficienza dei chip stessi.

Tutti i "nodi" vengono al pettine

Innanzitutto, è bene chiarire cosa significa il termine "nodo" all'interno del contesto di produzione dei semiconduttori: per semplificare, il nodo misura la più piccola dimensione possibile utilizzata durante la produzione e viene espressa in nanometri, unità di misura che equivale a un milionesimo di millimetro.

Come abbiamo già accennato, affinare il processo produttivo non comporta vantaggi solo in termini economici: inserire più transistor in meno spazio vuol dire automaticamente produrre più chip nello stesso wafer con una evidente riduzione dei costi.
Il nodo, però, si riflette anche sull'efficienza e quindi sulle prestazioni del chip stesso: il passaggio ai 3 nanometri porterebbe evidenti miglioramenti su più fronti per i prodotti della mela morsicata.

Apple, a che punto siamo?

Attualmente la multinazionale di Cupertino utilizza diversi chip, basati su processi produttivi differenti. I SiP S6, S7 e S8 di Apple Watch, per esempio, sono fermi ai 7 nm poiché basati su core mutuati dal processore A13 Bionic, ultimo chip di queste dimensioni progettato per iPhone.

Nel 2020 Apple ha effettuato l'ultimo grande salto generazionale grazie al processo produttivo a 5 nm di TSMC che ha portato alla creazione dei processori A14 Bionic e del celebre M1.
Con iPhone 14 Pro e iPhone 14 Pro Max, infine, l'azienda ha introdotto il chip A16 Bionic, autodefinito erroneamente "a 4 nanometri" per via del processo N4 utilizzato ancora una volta da TSMC, che però è semplicemente una versione migliorata dei processi N5 e N5P della stessa compagnia taiwanese, tutti e tre a 5 nm.

Ecco allora che il prossimo passaggio ai 3 nanometri suscita grandi aspettative e potrebbe rappresentare il più grande passo in avanti in termini tecnologici da tre anni a questa parte: più transistor, più operazioni parallele, velocità superiore, consumi ridotti e non solo.
Questa generazione di chip sarà infatti espressamente pensata per supportare le più avanzate capacità delle intelligenze artificiali, l'apprendimento automatico e le ultime funzionalità grafiche disponibili.

Le voci di corridoio volevano infatti una tecnologia come il Ray Tracing già supportata dalle ultime CPU A16 Bionic ma pare che proprio durante la fase di produzione Apple abbia deciso di rinunciarvi e di fare un passo indietro. L'avvento dei chip a 3 nm potrebbe finalmente portare in dote questa attesa funzionalità.

La nuova tecnica di produzione dovrebbe poi portare a un risparmio energetico per singolo chip che può arrivare fino al 35% a fronte di prestazioni comunque migliori. L'aumento di densità del chip porta con sé alcune sfide non semplici da superare, come l'aumento di complessità della produzione stessa e la possibilità che la generazione di calore del chip possa risultare eccessiva.

Secondo The Information, i nuovi chip di Apple a 3 nm avranno fino a quattro die con una capacità di 40 core: considerando il massimo di 12 core raggiunti con i modelli M2 Pro e Max, il salto potrebbe quindi essere considerevole.

Quando arriveranno i nuovi chip?

Sappiamo che TSMC ha iniziato i test sul processo a 3 nanometri a partire dal 2021, iniziando la produzione vera e propria sul finire del 2022, seguendo la tabella di marcia prefissata fino a questo punto senza problemi apparenti.
Nelle ultime settimane, poi, è emersa la notizia che l'ordine di chip a 3 nm di Apple sarebbe così imponente da assicurare ad Apple il 90% della capacità di TSMC per tutto il 2023, tanto che il colosso dei semiconduttori starebbe faticando a garantire i livelli di produzione prefissati.

Tra i problemi riportati dagli analisti, farebbero capolino la strumentazione utilizzata e la resa stessa, intoppi che potrebbero causare un ritardo nel lancio dei nuovi prodotti Apple.
Tra i device più attesi vanno citati ovviamente iPhone 15 Pro e iPhone 15 Pro Max che dovrebbero essere equipaggiati con i neonati processori A17 Bionic, nonché i nuovi MacBook Air, iMac e iPad Pro con chip M3, su cui Apple sta lavorando con diversi modelli già in programma.
La seconda parte dell'anno è alle porte e già dal prossimo autunno dovremmo avere modo di scoprire qualcosa di più sulla nuova line-up e sulle prestazioni dei nuovi processori. Non rimane che armarsi di ancora un po' di pazienza.