El TSMC de oblea de 3 nm costará más de $ 20,000, el tiempo de producción se extiende

En 2012, en relación con el despliegue de la producción de 28 nm, les presentamos un artículo con una perspectiva desfavorable. Mostró que (hasta entonces) desaparecería la característica obvia de los nuevos procesos de producción, la reducción de los costos de producción. En otras palabras, los nuevos procesos se detendrán porque serían más baratos (en términos de costos por chip), pero se cambiarán debido al consumo, la capacidad de producción, etc. Esto significa que los precios del hardware construido en áreas más grandes de aumentará el silicio (es decir, especialmente los chips gráficos / tarjetas gráficas).

Si bien en 2012 muchos lectores se mostraron reacios a aceptar estas perspectivas, después de casi diez años, la mayoría de la gente se está acostumbrando. Pero no se trata tanto de acostumbrarse a un determinado estado (que no es tal problema), sino de acostumbrarse a una tendencia exponencial (que puede ser un problema porque el cerebro humano no está muy construido o al menos no se utiliza pensar en una escala exponencial). Como dice el refrán: no desesperes, será peor.

Cuando anunciamos unos años más tarde en relación con el proceso de 16 nm que el precio de la oblea subiría a $ 5,000 dólares, parecía increíble. Finalmente lo intentó, porque después de un proceso fallido de 20nm que ni TSMC ni GlobalFoundries ni Samsung tuvieron éxito, 16nm (y 14nm) de producción trajeron un gran salto tecnológico en comparación con 28nm, que también permitió un cambio en el rendimiento y / o consumo. Por tanto, los usuarios estaban dispuestos a pagar. De hecho, la situación se repitió con una producción fallida de 10 nm, por lo que los clientes también pagaron por productos de ~ 7 nm.

Aunque los costos de producción se han disparado, esta generación ha ido acompañada de arquitecturas exitosas que han ayudado a cambiar el rendimiento y la eficiencia energética. Aunque el precio ha subido, la relación precio / rendimiento no se ha deteriorado debido al buen trabajo en el diseño del hardware. Nuevamente, tenga en cuenta que esta no es una tendencia que podría funcionar para siempre. Los costos de producción de chips seguirán creciendo exponencialmente; sin embargo, no se puede suponer que los diseñadores de chips podrán crear arquitecturas exponencialmente mejores de forma indefinida con los mismos ingresos. El precio del trabajo humano también está aumentando, y no hay un número ilimitado de ingenieros de alto nivel desempleados que las empresas puedan contratar (incluso a costa de un aumento constante de los costos financieros).

La oblea de 16 nm como novedad (la tabla anterior muestra los precios en 2020) fue, por lo tanto, más de $ 5,000 (según algunas fuentes quizás hasta $ 7,000), 7nm aún por encima de $ 10,000, 5nm $ 17,000 y se rumorea que la producción de 3nm excede los $ 20.000. no piense como $ 20,500 o $ 20,800. Puede ser $ 25,000 o más. El proceso de 5nm reduce los cambios intergeneracionales (consumo, frecuencia, densidades) y especialmente después de saltos de dos generaciones (28nm-> 16nm, 16nm-> 7nm) realmente conocerán estos cambios “menos generacionales”.

Proceso de 3 nm (N3)

TSMC ha confirmado que comenzará una producción arriesgada en el proceso de 3 nm este año (realmente fue un cambio de rumbo que indica tiempo futuro), en otras palabras, aún no ha sucedido. La alta capacidad seguirá en la segunda mitad de 2022. Esto es un más o menos según lo planeado (varias indicaciones sugieren solo un retraso relativamente aceptable de 3 a 4 meses), pero no debemos olvidar un hecho que a menudo se pasa por alto, que se confirmó indirectamente. por el CEO CC Wei (diapositiva introductoria). Aunque el proceso utiliza la tecnología EUV para reducir el número cada vez mayor de máscaras, EUV por sí solo no es suficiente para compensar la creciente complejidad de la producción. En otras palabras, el EUV evitará que el proceso sea aún más costoso que la cantidad notificada, pero no evitará la extensión del proceso de producción y otros pasos que requieran equipo de fábrica nuevo, aún sin usar, y otro personal que lo opere.

Hasta ahora, el tiempo de producción habitual de un chip de silicio aumentará otros 2-3 meses. Esto está relacionado, entre otras cosas, con el procesamiento más lento en los escáneres EUV, donde, según SemiAnalysis, un conjunto de 10 escáneres EUV en un proceso de 3 nm garantizará una capacidad de producción de solo 15.000 obleas por mes. Un escáner EUV con una fuente de luz adecuada para una producción de 3 nm cuesta casi $ 150 millones. Si TSMC quisiera amortizar estos costos dentro de un año, significaría alrededor de $ 8,300 por oblea solo en términos del precio de compra de los escáneres.

La producción a gran escala en el N3 comenzará en la segunda mitad de 2022 y probablemente no al comienzo de este período. Incluso con el tiempo de producción extendido, TSMC espera los primeros ingresos del proceso de 3 nm en el primer trimestre de 2023. Los clientes recibirán los primeros chips de la producción en serie a principios de 2023, lo que excluye algunas fuentes que especulan que Apple podría sobreestimar el iPhone en 2022. con SoC de 3 nm de TSMC.

Se rumorea que Qualcomm y Mediatek, fabricantes de SoC ARM móviles, podrían implementar la primera generación del proceso TSMC de 3 nm antes que Apple.

TSMC
procesodensidadrendimientoconsumo
7 nm (N7)+59% frente a N10?-40% frente a N10
7 nm (N7P)?+7% frente a N7-10% frente a N7
7 nm + (EUV / N7 +)+20% frente a N7+10% frente a N7-15% frente a N7

6 nm (N6)

+18% frente a N7sin alterarsin alterar
5 nm (N5)+80% frente a N7+15% frente a N7-30% frente a N7
5 nm (N5P)?+7 5% frente a N5-10% frente a N5
4 nm (N4)+6% frente a N5sin alterarsin alterar
3 nm (N3)+70% frente a N5+ 10-15% frente a N5-25-30% frente a N5
3 nm (N3E)?++
2 nm (N2)+ 70% frente a N3???

3 nm “mejorado” (N3E)

TSMC se da cuenta de que esta condición es muy problemática. No se trata solo de precios, sino de largos tiempos de producción y baja capacidad de producción. Por lo tanto, está preparando la segunda generación del proceso de 3 nm, que se centrará en esto. Hicimos tapping en la primera información no oficial al respecto a mediados de septiembre, pero las actuales la colocan en un contexto ligeramente diferente. La anunciada reducción del número de capas no está motivada por una reducción del coste del proceso, sino por un acortamiento del tiempo de producción. El CEO de TSMC, CC Wei, también informa mayores rendimientos, mayor rendimiento y menor consumo. El precio por oblea será aproximadamente el mismo, pero con un rendimiento ligeramente superior, el precio por chip funcional será más agradable.

El proceso N3E llega aproximadamente un año después de N3. Por lo tanto, la producción a gran escala comenzará en la segunda mitad de 2023. Dada la información no tan positiva sobre N3, la pregunta es si los fabricantes de hardware de PC estarán interesados ​​en utilizar el proceso N3 y si no esperarán a N3E. . El hardware diseñado para ello podría aparecer en un escenario teórico hiperoptimista con el cambio de año 2023/2024. Sin embargo, no es realmente realista si veremos el producto N3E para PC a fines de 2024. Sin duda, Apple estará interesado en el proceso y, siempre que lo use como el proceso más avanzado para fabricar chips para iPhones, habrá no habrá capacidad razonable para otros fabricantes.

Proceso de 2nm (N2)

CC Wei habló “positivamente” sobre el proceso de 2 nm al decir: “Puedo decirles que nuestra tecnología de 2 nm será la más competitiva en términos de densidad y rendimiento en 2025”. Por un lado, es una expresión de mayor esperanza que la primera generación de producción de 3 nm. Por otro lado, desde el año originalmente esperado de 2024, el año es 2025.


Las estimaciones de la disponibilidad del proceso de 3 nm aún no han tenido en cuenta el hecho de que el proceso de producción es significativamente más largo, por lo que un retraso de 3 a 4 meses en el inicio de la producción puede resultar en disponibilidad casi medio año más tarde de lo esperado originalmente. Los tiempos de producción prolongados, la capacidad de producción limitada debido al despliegue masivo de escáneres EUV (relativamente lento) y un precio de oblea de entre 20 y 30 mil dólares pueden llevar a muchos fabricantes a encontrar una solución alternativa.

Esto puede ser el uso de un proceso de 4 nm (un derivado de la producción de 5 nm), esperando el proceso de 3 nm de segunda generación (N3E) o desplegando la primera generación de producción de 3 nm (N3) solo para una parte muy limitada de la cartera (alta final, ultra alta gama). Parece muy poco probable que en 2024 podamos comprar tarjetas gráficas o procesadores de 3 nm; en todo caso, formarían una parte muy marginal de la oferta. Parece más bien que el año 2024 estará marcado por un proceso de 4nm y tal vez a finales de 2025 se utilice el N3E en el mundo de las PC.

Samsung debería lanzar su GAP de 3 nm (es decir, la segunda generación de la producción de 3 nm de Samsung; la primera probablemente no estará disponible comúnmente) en algún momento durante 2023, y los informes actuales no son nada optimistas sobre el rendimiento y los parámetros del proceso (en el sentido de que el proceso de Samsung (aunque utiliza tecnología MBCFET / GAA más avanzada, los clientes podrían percibirla como mejor).


Source: Diit.cz by diit.cz.

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