Для TSMC то, что она является крупнейшим в мире литейным предприятием с почти 500 клиентами, имеет свои особенности. С одной стороны, компания может обслужить практически любого клиента практически с любыми требованиями. С другой стороны, он должен опережать всех как по мощности, так и с точки зрения технологий. Что касается пропускной способности, TSMC неоспорима, и ее не будет в ближайшие годы. Что касается производственных технологий, TSMC недавно подтвердила, что уверена, что ее процессы N2, N3 и N4 будут доступны вовремя и будут более продвинутыми, чем конкурирующие узлы.

Яндекс

Уверенность

В начале этого года TSMC значительно увеличила свой бюджет капитальных затрат на 2021 год до 25–28 миллиардов долларов, а затем увеличила его примерно до 30 миллиардов долларов в рамках своего трехлетнего плана по затратам 100 миллиардов долларов на производственные мощности и НИОКР.

Около 80% капитального бюджета TSMC в размере 30 миллиардов долларов в этом году будет потрачено на расширение возможностей для передовых технологий, таких как 3-нм, 4-нм / 5-нм и 6-нм / 7-нм. Аналитики из Ценные бумаги Китая Ренессанс полагают, что большая часть денег на продвинутые узлы будет использована для расширения емкости TSMC N5 до 110 000 ~ 120 000 запусков полупроводниковых пластин в месяц (WSPM) к концу года. Между тем, TSMC заявила, что 10% ее капитальных затрат будет выделено на расширенную упаковку и изготовление масок, а еще 10% будет потрачено на специальные технологии (включая адаптированные версии зрелых узлов).

Читайте также:
Производство начнется в 2022 году

Последние объявления TMSC о повышении капитальных затрат были сделаны после того, как Intel объявила о своей стратегии IDM 2.0 (которая включает собственное производство, аутсорсинг и литейные операции) и в значительной степени подтверждает уверенность TMSC в краткосрочном и долгосрочном будущем. обострения конкуренции.

«Как ведущему литейному предприятию, TSMC никогда не испытывала недостатка в конкуренции за нашу более чем 30-летнюю историю, но мы знаем, как конкурировать», сказал CC Wei, президент и генеральный директор TSMC, на недавней телефонной конференции с аналитиками и инвесторами. «Мы продолжим фокусироваться на обеспечении технологического лидерства, совершенства производства и завоевании доверия наших клиентов. Последний пункт, доверие клиентов, довольно важен, потому что у нас нет внутренних продуктов, которые могли бы конкурировать с потребителями».

Рекламируемые усовершенствования PPA новых технологических процессов
Данные, объявленные во время конференц-звонков, мероприятий, пресс-брифингов и пресс-релизов
TSMC
N7
против
16FF +
N7
против
N10
N7P
против
N7
N7 +
против
N7
N5
против
N7
N5P
против
N5
N4
против
N5
N3
против
N5
Мощность -60% -10% -15% -30% -10% ниже -25-30%
Представление + 30% ? + 7% + 10% + 15% + 5% выше + 10-15%
Логическая область

Снижение %

(Плотность)

70%

> 37%

~ 17%

0,55x

-45%

(1,8x)

? 0,58x

-42%

(1,7x)

Объем
Производство
2018 г. 2018 г. 2019 г. 2 квартал 2019 г. 2 квартал 2020 г. 2021 г. 2022 год Второе полугодие 2022 г.

N5 Привлечение клиентов

TSMC была первой компанией, которая в середине 2020 года начала крупносерийное производство (HVM) чипов с использованием технологического процесса N5 (5 нм).

Читайте также:
Apple TV превращается в игровую консоль

Изначально узел использовался исключительно для альфа-клиентов TSMC — Apple и HiSilicon. Поставки последнего прекратились 14 сентября, и все передовые мощности остались за Apple. К настоящему времени все больше клиентов готовы с их проектами N5, поэтому внедрение этого узла растет. Между тем, TSMC заявляет, что больше клиентов планируют использовать семейство технологий N5 (включая N5, N5P и N4), чем ожидалось всего несколько месяцев назад.

«N5 уже второй год осуществляет объемное производство с доходностью выше нашего первоначального плана», — сказал г-н Вэй. Спрос на N5 по-прежнему высок, что обусловлено приложениями для смартфонов и высокопроизводительных вычислений, и мы ожидаем, что на долю N5 будет приходиться около 20% нашей выручки от полупроводниковых пластин в 2021 году. […] Фактически, мы наблюдаем более активное взаимодействие с большим количеством клиентов на 5 нм и 3 нм. [versus 7 nm at similar stages]. Взаимодействие настолько сильное, что мы должны действительно подготовить для этого возможности ».

Для TSMC приложения HPC включают в себя множество различных типов продуктов, в том числе ускорители AI, процессоры, графические процессоры, FPGA, NPU и SoC для видеоигр, и это лишь некоторые из них. Поскольку они всего лишь контрактный производитель, TSMC не раскрывает, какие виды продуктов он производит, используя тот или иной узел (мы знаем, что он создает SoC Apple A14 для смартфонов / планшетов / STB, а также SoC Apple M1 для ПК. и планшеты), но сам факт роста внедрения N5 в сегменте высокопроизводительных вычислений важен.

Читайте также:
OnePlus Mini: бюджетный мощный смартфон

«Мы ожидаем, что спрос на наше семейство N5 продолжит расти в ближайшие несколько лет, что обусловлено высоким спросом на смартфоны и приложения для высокопроизводительных вычислений», — сказал глава TSMC. «Мы ожидаем увидеть высокопроизводительные вычисления не только в первой волне, но и в дополнительных волнах спроса, чтобы поддержать наши лидирующие позиции. [N5] узел в будущем, собственно говоря. «

Неудивительно, что TSMC N5 завоевывает долю рынка среди приверженцев передовых технологий. По оценкам аналитиков China Renaissance, плотность транзисторов TSMC N5 составляет около 170 миллионов транзисторов на квадратный миллиметр (MTr / мм).2), что, если быть точным, делает его самой плотной технологией, доступной на сегодняшний день. Напротив, Samsung Foundry 5LPE может похвастаться мощностью около 125 MTr / мм.2 ~ 130 MTr / мм2, в то время как Intel 10 нм обеспечивает примерно 100 MTr / мм2 плотность.

В ближайшие недели TSMC собирается начать производство микросхем с использованием улучшенной по производительности версии своей технологии N5 под названием N5P, которая обещает увеличить частоты до 5% или снизить энергопотребление до 10% (при той же сложности). Эта технология предлагает клиентам простой путь миграции без значительных инвестиций в инженерные ресурсы или увеличения времени цикла проектирования, поэтому любой, у кого есть проект N5, может использовать N5P. Например, первые последователи N5 могли повторно использовать свой IP для своих чипов N5P.

N4: На пути к следующему году

Семейство технологий TSMC N5 также включает эволюционный процесс N4, который войдет в рискованное производство в конце этого года и будет использоваться для массового производства в 2022 году.

Читайте также:
ASRock представляет материнскую плату C621A WS, предназначенную для рабочих станций Xeon W-3300

Эта технология призвана обеспечить дополнительные преимущества PPA (мощность, производительность, площадь) по сравнению с N5, но с теми же правилами проектирования, инфраструктурой проектирования, программами моделирования SPICE и IP-адресами. Между тем, поскольку N4 еще больше расширяет возможности использования инструментов EUV-литографии, он также сокращает количество масок, этапы процесса, риски и затраты.

«N4 будет использовать прочную основу N5 для дальнейшего расширения нашей 5-нм семьи», — сказал г-н Вэй. «N4 — это прямой переход от N5 с совместимыми правилами проектирования, обеспечивающий дальнейшее повышение производительности, мощности и плотности для следующей волны 5-нанометровых продуктов. Производство рисков N4 запланировано на вторую половину этого года, а массовое производство — в 2022 году».

К тому времени, когда N4 войдет в HVM в 2022 году, TSMC будет иметь около двух лет опыта работы с N5 и трех лет опыта с EUV. Таким образом, ожидается, что урожайность будет высокой, а изменчивость производительности обещает быть низкой.

Но даже несмотря на то, что N4 должен быть передовым, это не будет самой передовой технологией производства, которую TSMC предложит в следующем году.

N3: Срок погашения во втором полугодии 2022 г.

В 2022 году крупнейший в мире производитель микросхем по контракту развернет свой новый производственный процесс N3, в котором по-прежнему будут использоваться транзисторы FinFET, но ожидается, что он предложит весь пакет улучшений PPA.

В частности, по сравнению с их текущим процессом N5, TSMC N3 обещает повысить производительность на 10-15% (при той же мощности и сложности) или снизить энергопотребление на 25-30% (при той же производительности и сложности). При этом новый узел также улучшит плотность транзисторов в 1,1 ~ 1,7 раза в зависимости от структуры (1,1X для аналоговой, 1,2X для SRAM, 1,7X для логики).

Читайте также:
LG готовит революцию в производстве дисплеев для ноутбуков

N3 еще больше увеличит количество слоев EUV, но продолжит использовать литографию DUV. Кроме того, поскольку технология продолжает использовать FinFET, она не потребует нового поколения инструментов автоматизации электронного проектирования (EDA), перепроектированных с нуля, и разработки совершенно новых IP-адресов, что может стать конкурентным преимуществом по сравнению с 3GAE на основе GAAFET / MBCFET от Samsung Foundry. .

«N3 станет еще одним полным шагом вперед по сравнению с нашим N5 и будет использовать структуру транзисторов FinFET для обеспечения максимальной зрелости технологий, производительности и стоимости для наших клиентов», — сказал г-н Вэй. «Наша технология N3 идет полным ходом. Мы по-прежнему наблюдаем гораздо более высокий уровень вовлечения клиентов в приложения для высокопроизводительных вычислений и смартфонов в N3 по сравнению с N5 и N7».

Фактически, заявления TSMC о растущем взаимодействии клиентов с N3 косвенно подтверждают ее высокие ожидания от N3.

«[N3] «Рисковое производство запланировано на 2021 год», — сказал генеральный директор TSMC. «Объемы производства нацелены на вторую половину 2022 года. Когда наша технология N3 будет внедрена, она станет самой передовой литейной технологией как в технологии PPA, так и в транзисторной технологии. […] Мы уверены, что как наши [N5] а также [N3] будут большими и долговечными узлами для TSMC ».

За пределами N3

Универсальные полевые транзисторы (GAAFET) по-прежнему являются частью дорожной карты развития TSMC. Ожидается, что компания будет использовать новый тип транзисторов с технологией post-N3 (предположительно N2). Фактически, компания находится в режиме поиска путей для следующих поколений материалов и транзисторных структур, которые будут использоваться много лет в будущем.

Читайте также:
NASA показало «голубую кровь» Луны

«Что касается продвинутой логики CMOS, то узлы TSMC 3- и 2-нм CMOS успешно проходят конвейер», — заявляет компания. сказал в своем годовом отчете недавно. «Кроме того, усиленные исследовательские работы TSMC сосредоточены на узлах за пределами 2 нм и на таких областях, как трехмерные транзисторы, новая память и межсоединения с низким сопротивлением, которые находятся на пути к созданию прочной основы для внедрения во многие технологические платформы.

Примечательно, что TSMC расширяет возможности для проведения исследований и разработок на Fab 12, где в настоящее время исследуются и разрабатываются узлы N3, N2 и более продвинутые узлы.

Резюме

В целом TSMC уверена, что ее стратегия «всеобщее внимание» позволит ей и дальше расти с точки зрения масштаба, доли рынка и продаж. Компания также рассчитывает сохранить свое технологическое лидерство в будущем, что имеет решающее значение для роста.

«На весь 2021 год мы прогнозируем […] рост литейной промышленности [at] около 16%, — сказал Венделл Хуанг, финансовый директор TSMC, на недавней телефонной конференции с аналитиками и инвесторами. — Мы уверены, что TSMC сможет опередить рост доходов литейного производства и вырастет примерно на 20% в 2021 году ».

У компании есть сильная технологическая дорожная карта, и она намерена и дальше выпускать улучшенные передовые узлы каждый год, тем самым предлагая своим клиентам улучшения с предсказуемой частотой.

TSMC знает, как конкурировать с конкурентами с передовыми узлами, а также с производителями микросхем, ориентированными на специальные технологические процессы, поэтому она не считает Intel Foundry Services (IFS) непосредственной угрозой, особенно потому, что голубой гигант в первую очередь стремится к лидерству. краевые и продвинутые узлы.

Читайте также:
Samsung удвоил производительность батареи

Финансовые аналитики в целом разделяют оптимизм TSMC в основном из-за ожиданий, что узлы N3 и N5 компании не будут иметь конкурентов, предлагающих аналогичную плотность транзисторов и запуск пластин.

«После объявления Intel о возвращении в литейное производство в марте готовность TSMC установить трехлетний инвестиционный план капитальных затрат / НИОКР в размере 100 миллиардов долларов, начиная с 2021 года, свидетельствует о ее уверенности в расширении своего лидерства в литейном производстве», — сказал Сзехо Нг, аналитик China Renaissance Securities. «Мы видим, что стратегическая ценность TSMC возрастает с выходом N3 / N5: активная деятельность по удалению ленты N5 из приложений HPC / смартфонов и большее вовлечение клиентов N3 по сравнению с N5 / N7 на аналогичных этапах».