18

TSMC zostawia konkurencję w tyle, najlepsza technologia jest na Tajwanie

Wygląda na to, że TSMC na dobre już zostanie liderem na rynku producentów krzemowych układów scalonych. Firma poinformowała, że z sukcesem wyprodukowała już pierwsze układy w poprawionej technologii 7 nm, a w przyszłym roku zacznie testować produkcję w 5 nm.

TSMC liderem, zostawia konkurencję w tyle

TSMC bezsprzecznie jest obecnie jednym z największych producentów układów scalonych na całym świecie. Do klientów tajwańskiej firmy należą tacy giganci jak Apple, AMD, NVIDIA czy Qualcomm, a to tylko czubek góry lodowej, który wykorzystuje w swoich projektach najnowsze technologie. Poza tymi bardzo medialnymi technikami produkcji w 7 nm czy wkrótce nawet w 5 nm, TSMC wytwarza też mniej skomplikowane układy w technikach 22-28 nm, które są wystarczające dla wielu innych branż.

Jak dowiedzieliśmy się podczas premiery iPhone XS, najnowszy chip Apple A12 powstaje właśnie w TSMC w wymiarze 7 nm, a wkrótce pojawi się pewnie podobny projekt od Qulacomma, a także procesory AMD. Nie jest jednak wykluczone, że producent Snapdragona przejdzie z miejsca na technologię określaną przez TSMC jako N7+. Procesor Apple powstaje w technologii CLN7FF przy użyciu litografii DUV (Deep UltraViolet) i potrzebuje o około 40% mniej energii w porównaniu do technologii 10 nm, a także zajmuje o 37% mniejszą powierzchnię.

Technika określana jako CLN7FF+, czyli w skrócie N7+ jest już nieco bardziej zaawansowana. 4 mniej istotne warstwy są w niej „wypalane” przy użyciu litografii EUV (Extreme UltraViolet), czyli laserem o długości fali zaledwie 13,5 nm (DUV to ma długość fali 193 nm). To pozwala tworzyć układy scalone z większą precyzją, a co za tym idzie dalej zmniejszać rozmiar tranzystorów. Technika CLN7FF+ to pole doświadczalne przed masową produkcją przy użyciu litografii EUV. Według TSMC pozwoli ona na zmniejszenie poboru energii o kolejne 10% w stosunku do CLN7FF, a także na zmniejszenie rozmiaru chipu o 17%.

Wygląda też na to, że technika N7+ zagości w TSMC na dłużej, bo firma chce w niej produkować również układy dla branży motoryzacyjnej, a tam postęp nie dokonuje się tak szybko jak w smartfonach czy komputerach. Póki co wyprodukowana została pierwsza, testowa seria nowych chipów w tej technologii, ale Tajwańczycy nie chcą zdradzić dla kogo. Można się tylko domyślać  i wybierać spośród firm, które wymieniłem na początku.

5 nm już w kwietniu przyszłego roku

Nie oznacza to jednak, że TSMC przestaje inwestować. Firma już zapowiedziała, że w kwietniu 2019 roku rozpocznie testową produkcję w wymiarze 5 nm. Technika oznaczona jako CLN5FF będzie już w pełni korzystać z zalet litografii EUV, która użyta będzie nawet na 14 warstwach. Przewiduje się, że układ wyprodukowany w tym wymiarze będzie o 45% mniejszy niż identyczny projekt w CLN7FF, a także powinien być o 15% wydajniejszy (czyt. będzie mógł być wyżej taktowany) lub 20% oszczędniejszy. To całkiem spore różnice.

Warto mieć jednak na uwadze, że nawet jak wszystko pójdzie zgodnie z planem, to masowa produkcja w rozmiarze 5 nm nie rozpocznie się wcześniej jak w drugim kwartale 2020 roku. W sam raz na  jesienną premierę kilku nowych modeli smartfonów ;-). Po tym jak swoje prace nad EUV zawiesiło GlobalFoundries, Samsung nadal nie wyszedł poza testy produkcji najmniej skomplikowanych pamięci SRAM, a Intel nawet nie wspomina o EUV, TSMC wyrasta nam na lidera przyszłości.

Można też bezpiecznie założyć, że z technik 7 i 5 nm skorzystają tylko nieliczne firmy. Szacuje się, że koszty zaprojektowania układu w nowej technologii mogą przekraczać 200-250 mln USD, podczas gdy do tej pory było to maksymalnie 150 mln USD. Trudno też liczyć na to, aby TSMC obniżało ceny, Samsung i Intel są daleko za Tajwańczykami i raczej w najbliższym czasie nie nadgonią. Jeśli więc ktoś będzie chciał mieć najlepszą technologię w swoich chipach, to będzie zmuszony do współpracy z TSMC, który wydaje miliardy USD na prace badawcze i rozbudowę swoich linii. Jednocześnie zwiększa też wyraźnie przychody, które w tym roku powinny przekroczyć 30 mld USD.