W związku z tym, że 4- i 3-nanometrowe procesy technologiczne wejdą na rynek w latach 2021-2022, dostępność maszyn produkcyjnych EUV ASML została mocno ograniczona. Obecnie są one bardzo rzadkim i poszukiwanym towarem, a stanowią kluczowy element zwiększania mocy produkcyjnych zaawansowanych technologicznie zakładów foundry.
Z drugiej strony moce produkcyjne w zakresie płytek wytwarzanych w ramach dojrzałych procesów technologicznych, jak 28 nm i powyżej tego wymiaru, wykazują ograniczoną podaż. Rosnące zapotrzebowanie na rozwiązania z zakresu CIS, SDDI, RF front-end, TV, WiFi, Bluetooth i układów TWS, a także pojawiający się standard WiFi 6 i heterogeniczna integracja pamięci wymaga bardziej zaawansowanych procesów produkcyjnych.
8- czy 12-calowe płytki półprzewodnikowe?
Warto zauważyć, że moce produkcyjne w zakresie 8-calowych wafli krzemowych są bardzo ograniczone od drugiej połowy 2019 roku. Obecnie prawie żaden dostawca nie wytwarza sprzętu do ich produkcji, co oznacza, że ceny takich urządzeń gwałtownie wzrosły. Ponadto ceny 8-calowych płytek są stosunkowo niskie, w porównaniu do 12-calowych. Firmy foundry generalnie są zdania, że zwiększenie ich wydajności w zakresie 8-calowych płytek jest nieopłacalne.
Ponieważ wytwarzanie układów takich, jak PMIC i LDDI na 8-calowych płytkach jest znacznie bardziej opłacalne, dostawcy foundry mogą uznać za niepotrzebne przejście na 12-calowe lub nawet zaawansowane procesy dla tych chipów.
Zapotrzebowanie na PMIC, stosowane w smartfonach i stacjach bazowych, gwałtownie wzrosło wraz z wdrożeniem technologii 5G, co jeszcze bardziej pogorszyło istniejącą, małą podaż płytek 8-calowych. W związku z tym procesy produkcyjne dla niektórych chipów mogą stopniowo migrować z wafli 8- do 12-calowych. Złagodzenie obecnego niedoboru w zakresie 8-calowych płytek krzemowych jest mało prawdopodobne w krótkim okresie.
Kto pierwszy skorzysta z nowych procesów technologicznych?
Apple pozostaje obecnie jedynym klientem korzystającym z 5-nanometrowego procesu opracowanego przez TSMC, po tym, jak nałożone przez rząd USA ograniczenia uniemożliwiły dostawy chipów spółce zależnej Huaweia - HiSilicon.
W 2021 roku - oprócz wkładu Apple'a w 5-nanometrowy proces w ramach realizacji układów SoC A15 Bionic - swoją próbną produkcję w tej technologii rozpocznie także AMD, wprowadzając rodzinę procesorów Zen czwartej generacji. Zamówienia te pomogą w przyszłym roku utrzymać wskaźnik wykorzystania zdolności produkcyjnych w procesie 5 nm opracowanym przez TSMC na poziomie 85-90%.
W czasie od końca roku 2021, przez rok 2022, MediaTek, Nvidia i Qualcomm rozpoczną masową produkcję chipów w 5-nanometrowej litografii, podczas gdy AMD zwiększy liczbę wytwarzanych procesorów Zen 4 generacji. Co więcej, oczekuje się, że pierwsza partia procesorów Intela w technologii 5 nm również wejdzie do produkcji w roku 2022. Ogromny popyt na płytki półprzewodnikowe ze strony tych firm skłonił TSMC do rozpoczęcia działań w kierunku zwiększania swoich mocy produkcyjnych w technologii 5 nm. Ponadto, na podstawie aktualnych danych jest wysoce prawdopodobne, że Apple będzie dostarczać układy SoC A16 w procesie 4 nm (proces przejściowy, który pojawi się po wprowadzeniu na rynek litografii N5 i N5P).
Podobne plany względem zwiększenia w 2021 roku wydajności linii produkcyjnych chipów 5-nanometrowych ma firma Samsung. Działania koreańskiego producenta są odpowiedzią na kolejne zamówienia płynące od Nvidii na procesory graficzne serii GeForce oparte na architekturze Hopper, a także na chipy Qualcomm Snapdragon 885 i autorskie układy SoC Exynos. Samsung zamierza przewyższyć TSMC o około 20% pod względem poziomu mocy produkcyjnych w zakresie układów 5-nanometrowych.
TSMC i Samsung jako jedyni oferują proces 7 lub mniej nm
Po otrzymaniu długoterminowych zamówień od Nvidii, Samsung zaczął intensywnie rozbudowywać linie produkcyjne dla technologii 5 nm w swojej nowej fabryce zlokalizowanej w Pyeongtaek.
Wiele wskazuje, że Qualcomm może zacząć korzystać z procesu technologicznego 4 nm opracowanego przez TSMC do produkcji układów Snapdragon 895. W takim przypadku Samsungowi może pozostać tylko Nvidia i jego autorskie chipy Exynos.
Tajwański gigant foundry prawdopodobnie przyjmie do swojego grona klientów Intela. TSMC obecnie realizuje zamówienia składane przez Apple'a, AMD, MediaTeka, Nvidię i Qualcomma.
TrendForce szacuje, że popyt na technologię procesową 5 nm, opracowaną przez TSMC, pozostanie stosunkowo wysoki i stabilny, a masowa produkcja w 3-nanometrowej litografii, planowana na drugą połowę 2022 roku, dodatkowo zwiększy udział firmy w rynku IC.
Źródło: Electronics Weekly
