N3P-Prozess
N3P ist eine Fertigungsstufe des taiwanischen Chipherstellers TSMC, mit der besonders kleine und sparsame Computerchips hergestellt werden. Sie gehört zur sogenannten 3-Nanometer-Generation und ist eine verbesserte Variante der früheren 3-Nanometer-Verfahren desselben Herstellers.
Computerchips werden in großen Fabriken hergestellt, und jede Fabrik beherrscht bestimmte Herstellungsverfahren. Ein solches Verfahren nennt man in der Branche einen Prozess oder Node. N3P ist der Name eines dieser Verfahren beim taiwanischen Auftragsfertiger TSMC, der weltweit größten Chipfabrik-Gruppe. Das N steht für Nanometer, eine Längeneinheit: ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. Die 3 verweist auf die sogenannte 3-Nanometer-Generation, das P steht für Performance, also Leistung. N3P ist damit die dritte, verbesserte Ausbaustufe innerhalb dieser Generation und wird seit 2024 für Serienprodukte eingesetzt.
Was ein besserer Node für Handys und Rechenzentren bedeutet
Chips bestehen aus Transistoren, winzigen elektrischen Schaltern. Je kleiner und effizienter diese Schalter sind, desto mehr passen auf dieselbe Fläche. Und desto weniger Strom verbrauchen sie für dieselbe Rechenarbeit. TSMC gibt für N3P gegenüber der Vorstufe N3E rund fünf Prozent mehr Geschwindigkeit bei gleichem Stromverbrauch an, oder alternativ etwa zehn Prozent weniger Verbrauch bei gleicher Geschwindigkeit.
Das klingt nach wenig, ist aber wirtschaftlich enorm. Bei einem Smartphone bedeutet weniger Verbrauch mehr Akkulaufzeit ohne größeren Akku. In einem Rechenzentrum mit zehntausenden Chips summieren sich zehn Prozent zu Millionenbeträgen bei der Stromrechnung. Genau deshalb konkurrieren Apple, Nvidia, AMD und Qualcomm um die begrenzten Fertigungskapazitäten der neuesten Nodes.
Ein verbreiteter Irrtum: Die Zahl im Namen ist keine physikalische Messgröße mehr. Kein Bauteil in einem 3-Nanometer-Chip ist wirklich drei Nanometer groß. Die Bezeichnung ist heute eher ein Marketingname für eine Generation. Vergleiche zwischen den Herstellern anhand der Zahl allein sind deshalb wenig aussagekräftig.
Belichtung, Transistorform und die Grenzen der Verkleinerung
Chips entstehen Schicht für Schicht auf runden Siliziumscheiben, den Wafern. Muster werden mit Licht auf eine lichtempfindliche Schicht projiziert, ähnlich wie bei einer Fotografie. Anschließend werden die belichteten Stellen weggeätzt oder mit Metall gefüllt. Für die feinsten Strukturen nutzt TSMC extrem kurzwelliges Licht, genannt EUV. Dieses Licht ist so kurzwellig, dass es von normalem Glas geschluckt wird und nur mit Spiegeln in einer Vakuumkammer gelenkt werden kann.
N3P ist dabei keine völlig neue Bauweise, sondern eine Feinabstimmung. Die Transistoren nutzen weiterhin die FinFET-Bauform, bei der der Schaltkanal wie eine schmale Flosse aus der Oberfläche ragt. Verbessert wurden die verwendeten Materialien, die genaue Geometrie und die Belichtungsschritte. Fachleute sprechen bei solchen Zwischenstufen von einem optischen Schrumpf oder einem Refinement.
Ein wichtiger Vorteil: N3P ist zu N3E kompatibel, was die Entwurfsregeln angeht. Ein Chipdesign, das für N3E entworfen wurde, lässt sich mit geringem Aufwand auf N3P umziehen. Das spart Entwicklungszeit, denn ein komplettes Chipdesign kostet schnell hunderte Millionen Dollar.
N3P in Produkten und in den Quartalszahlen
In der Praxis begegnet dir N3P vor allem in Geräten, ohne dass es draufsteht. Apple fertigt Prozessoren für iPhones und Macs bei TSMC in der 3-Nanometer-Familie. Auch Grafik- und KI-Beschleuniger von Nvidia und AMD sowie Handy-Chips von Qualcomm und MediaTek stammen aus diesen Nodes. Der Chipentwickler bestellt, TSMC produziert.
In Wirtschaftsnachrichten taucht der Begriff auf, wenn es um Umsätze und Kapazitäten geht. TSMC weist regelmäßig aus, welcher Anteil des Umsatzes auf 3-Nanometer-Fertigung entfällt. Steigt dieser Anteil, gilt das an der Börse als gutes Zeichen, weil moderne Nodes höhere Preise erzielen. Auch Meldungen über Nachfolger wie N2, die erste 2-Nanometer-Generation mit einer neuen Transistorbauform, ordnen sich in diese Berichterstattung ein.
Wichtig zur Einordnung: N3P ist kein Produkt, das man kaufen kann. Es ist ein Herstellungsverfahren, vergleichbar mit einer besonders präzisen Druckerei. Die Druckerei baut die Bücher nicht selbst, sie produziert nur die Vorlagen ihrer Kunden. Wer über N3P liest, liest also über die Fertigungsstufe hinter Geräten, nicht über die Geräte selbst.