На этой неделе Intel представила финансовый отчёт по итогам I квартала, и он не впечатлил инвесторов: акции компании рухнули на 9 % до минимального в этом году значения. Выручка Intel больше не снижается, и компания остаётся крупнейшим производителем процессоров для ПК и ноутбуков. Но продажи в I квартале не оправдали ожиданий аналитиков, и собственный прогноз Intel на текущий квартал отражает слабый спрос. Это непростой момент для гендиректора Пэта Гелсингера (Pat Gelsinger) который находится у руля уже четвёртый год. Проблемы Intel накапливались десятилетиями.

Источник изображения: Rubaitul Azad / unsplash.com

Ещё до того, как Гелсингер вернулся в компанию в 2021 году, Intel, некогда выступавшая флагманом Кремниевой долины, уступила своё преимущество в производстве полупроводников TSMC. Теперь она стремится вернуть себе утраченные позиции, ежеквартально тратя миллиарды. «Задача номер один состоит в том, чтобы ускорить наши усилия по устранению технологического разрыва, созданного после более десятилетия недостаточных инвестиций», — заявил Гелсингер инвесторам в четверг. Intel, по его словам, рассчитывает наверстать упущенное к 2026 году. Инвесторы настроены скептически: акции Intel являются худшими среди технологических компаний в индексе S&P 500 — в этом году они подешевели на 37 %. Наиболее доходными стали ценные бумаги Nvidia и Super Micro Computer, которые выпускают оборудование для систем искусственного интеллекта.

Intel, которая долгое время была самым дорогим производителем чипов в США, теперь стоит одну шестнадцатую от цены Nvidia, также уступая по рыночной капитализации Qualcomm, Broadcom, Texas Instruments и AMD. Её доходы снижаются семь кварталов подряд, и Гелсингер делает ставку на рискованную смену бизнес-модели: компания будет выпускать процессоры под собственной торговой маркой и начнёт выступать полупроводниковым подрядчиком для других компаний, которые передают производство на аутсорсинг — для таких как Nvidia, Apple и Qualcomm. Но для этого Intel придётся догнать TSMC. Другие игроки отрасли тоже хотят иметь альтернативу тайваньскому подрядчику, чтобы не полагаться на одного поставщика. Intel годами теряла инициативу. Она упустила бум мобильных процессоров с появлением iPhone в 2007 году и недостаточно оперативно отреагировала на бум ИИ: Meta✴, Microsoft и Google активно закупаются ускорителями Nvidia.

А ведь чип Intel мог быть внутри iPhone. Когда Apple работала над первым телефоном, тогдашний глава компании Стив Джобс (Steve Jobs) встречался с тогдашним гендиректором Intel Полом Отеллини (Paul Otellini) — они обсуждали, сможет ли Intel разработать процессор для телефона. Когда Apple представила iPhone, она позиционировала его как телефон под управлением той же ОС, что и компьютеры Mac, а те тогда работали на Intel. Но Джобс был вынужден отказаться от услуг Intel, которая, по его словам, работала «медленно», а Apple вдобавок не хотела, чтобы те же процессоры продавались конкурентам. Компании не смогли договориться ни о цене, ни о том, кому будет принадлежать интеллектуальная собственность, добавил Отеллини. Сделка так и не состоялась. Первый iPhone в 2007 году работал на процессоре Samsung. В 2008 году Apple поглотила разработчика процессоров PA Semi, и в 2010 году вышел первый iPhone на собственном процессоре компании. В течение пяти лет Apple довела объёмы поставок iPhone до сотен миллионов, а в 2010 году отгрузки смартфонов, включая модели на Android, превысили поставки ПК.

Источник изображения: Maxence Pira / unsplash.com

Почти каждый современный смартфон работает на Arm-процессоре, а не на архитектуре Intel x86, которую разработали в 1981 году для ПК, и которая используется до сих пор. Arm-чипы, которые разрабатывают Apple и Qualcomm, потребляют меньше энергии в сравнении с процессорами Intel, и они лучше подходят для мобильных устройств с автономным питанием. Процессоры на архитектуре Arm начали интенсивно развиваться благодаря огромным объёмам производства и потребностям отрасли, которой каждый год нужны новые чипы с более высокой производительностью и новыми функциями. В 2014 году Apple начала размещать у TSMC заказы на чипы для iPhone – первым стал процессор A8. Заказы технологического гиганта обеспечили тайваньскому подрядчику средства для ежегодной модернизации производственного оборудования, и в итоге TSMC обошла Intel. К концу десятилетия в тестах с процессорами Intel начали конкурировать передовые мобильные процессоры, которые при этом потребляли гораздо меньше энергии. Примерно в 2017 году Apple и Qualcomm начали добавлять в свои платформы ускорители ИИ — первый ноутбук Intel с таким компонентом вышел лишь в конце прошлого года.

Apple отказалась от процессоров Intel в 2020 году — сейчас она разрабатывает собственные Arm-чипы для компьютеров Mac, процессоры с этой же архитектурой всё чаще используются в хромбуках, а в этом году ожидается выход массовых ноутбуков с Arm-чипами под управлением Windows. Intel предприняла некоторые усилия по проникновению в сегмент смартфонов. В 2012 году вышел смартфон Asus Zenphone на мобильном x86-процессоре Atom. Но продажи этих устройств оставались низкими, и в 2015 году направление было закрыто.

Производительность процессоров растёт с увеличением числа транзисторов на них. Первый микропроцессор Intel 4004 в 1971 году имел около 2000 транзисторов. Сегодня на чипах Intel транзисторов миллиарды. Полупроводниковые компании наращивают количество транзисторов на чипах, уменьшая размеры первых — чем меньше транзистор, тем лучше. В оригинальном Intel 4004 использовался техпроцесс 10 мкм, в лучших чипах TSMC используется 3 нм, Intel же пока пользуется технологией 7 нм, которая в маркетинговых целях обозначается как Intel 4. Первоначально Intel регулярно снижала этот показатель, а её соучредитель Гордон Мур (Gordon Moore) сформулировал эмпирический закон, согласно которому вычислительная мощность чипов удваивается каждые два года. Ожидание непрерывного совершенствования технологий Intel было настолько сильным, что циклы её разработки характеризовались выражением «тик-так». Каждые два года компания выпускала чип, изготовленный по новому техпроцессу («тик»), а год спустя совершенствовала его технологическую основу («так»).

В 2015 году, когда гендиректором Intel был Брайан Кржанич (Brian Krzanich), стало ясно, что развёртывание техпроцесса 10 нм задерживается, и компания продолжит поставлять процессоры для ПК и серверов на основе техпроцесса 14 нм. В 2017 году ничего не изменилось. Сейчас в компании говорят, что проблема была в недостаточных объёмах инвестиций, особенно в производимые нидерландской ASML машины для EUV-литографии, которые TSMC с энтузиазмом закупала. Задержки в Intel усугублялись. Компания упустила сроки внедрения техпроцесса 7 нм, раскрыв проблему в отчёте от 2020 года, что привело к возвращению её бывшего инженера Пэта Гелсингера. И пока Intel пыталась сохранить темпы своего развития, её промашкой воспользовалась AMD – основной конкурент по производству процессоров для ПК и серверов. «Красные» работают без собственных производственных мощностей, размещая заказы у TSMC или GlobalFoundries. У TSMC не было таких же проблем с техпроцессами 10 и 7 нм, в результате чего чипы AMD во второй половине минувшего десятилетия оказались конкурентоспособными или даже лучше, чем продукция Intel. Десять лет назад доля рынка серверных процессоров у AMD была почти нулевой, в 2022 году она превысила 20 %, а сейчас рыночная капитализация AMD выше, чем у Intel.

Источник изображения: nvidia.com

С направлением ИИ всё обстоит ещё сложнее. Когда-то для ресурсоёмких компьютерных игр были разработаны графические процессоры, и учёные быстро поняли, что они оптимально подходят для параллельных вычислений, которые требуются для алгоритмов ИИ. Бизнес-сообщество усвоило это в конце 2022 года, когда OpenAI выпустила ChatGPT, и в 2023 году Nvidia утроила продажи. Серверы на базе графических процессоров, предназначенные для алгоритмов ИИ, имеют на борту до восьми ускорителей Nvidia с одним процессором Intel. Но недавно Nvidia анонсировала ускорители семейства Blackwell, полностью исключающие Intel — они оборудуются процессорами на базе Arm. Почти все ИИ-ускорители Nvidia производятся TSMC с использованием передовых технологий. У Intel есть собственные ИИ-ускорители Gaudi 3 — компания заинтересовалась данным направлением в 2018 году, когда поглотила разработчика Habana Labs. Ускорители Gaudi 3 производятся по техпроцессу 5 нм, которого нет у Intel, и компания полагается на сторонних подрядчиков. В этом году Intel намеревается продать ускорители Gaudi 3 на сумму $500 млн. Для сравнения, AMD ожидает от своих ИИ-чипов годовой выручки в $3,5 млрд; а Nvidia, по оценкам аналитиков, во второй половине года заработает на них $57 млрд.

Говоря о своём участии в отрасли ИИ, Intel видит себя в роли полупроводникового подрядчика на производство ускорителей, возможно, даже для Nvidia. Компания намеревается наладить их выпуск на заводе в штате Огайо, который возводится в рамках государственной программы по предоставлению грантов и льготных кредитов — речь идёт о сумме $8,5 млрд, а запуск производства намечен на 2028 год.

С тех пор, как Гелсингер возглавил компанию в 2021 году, Intel приходится преодолевать свои старые неудачи — гендиректор поставил перед компанией цель освоить пять узлов за четыре года. Она рассчитывает выйти на уровень TSMC к 2026 году, когда тайваньский подрядчик запустит массовое производство продукции по технологии 2 нм — к 2025 году Intel хочет освоить выпуск по технологии Intel 18A, эквивалентной 2 нм. Это крайне недешёвое удовольствие: по итогам 2023 года убыток контрактного производства компании составил $7 млрд. Из крупных клиентов Intel значится, например, Microsoft, для которой будут выпускаться серверные чипы; по словам Intel, общая сумма производственных контрактов достигла $15 млрд. Если компания сможет вернуть технологическое лидерство, то, как любит говорить Гелсингер, «Intel вернётся».

Компания TSMC представила новое поколение платформы «система-на-пластине» (System-On-Wafer) CoW-SoW, в которой применяется технология 3D-компоновки. Основой CoW-SoW является платформа InFO_SoW, представленная компанией в 2020 году, и позволяющая создавать логические процессоры в масштабе целой 300-мм кремниевой пластины. К настоящему моменту только компания Tesla адаптировала эту технологию. Она применяется в её суперкомпьютере Dojo.

Источник изображений: TSMC

В новой платформе CoW-SoW компания TSMC собирается объединить два метода упаковки — InFO_SoW и System on Integrated Chips (SoIC). Благодаря использованию технологии Chip-on-Wafer (CoW) метод позволит размещать память и/или логику непосредственно поверх «системы на пластине». Ожидается, что новая технология CoW-SoW будет готова к массовому производству к 2027 году.

«В будущем метод интеграции в масштабе пластины позволит нашим клиентам объединять ещё больше логических компонентов и памяти. Технология SoW — больше не фикция. Это то, над чем мы уже работаем с нашими клиентами для дальнейшей перспективы её использования в их существующих продуктах. Мы считаем, что передовая технология интеграции на уровне пластин предоставит нашим клиентам возможность продолжать наращивать вычислительные мощности их ИИ-систем или суперкомпьютеров», — сказал Кевин Чжан, вице-президент по развитию бизнеса в TSMC.

Сейчас TSMC рассматривает возможность объединения в рамках платформы CoW-SoW логических процессоров с высокопроизводительной памятью HBM4. Последняя будет иметь 2048-битный интерфейс и располагаться непосредственно поверх логических микросхем. В то же время возможность размещения дополнительной логики на пластине позволила бы оптимизировать производственные издержки.

Процессоры масштаба целой кремниевой пластины (например, WSE компании Cerebras), а также процессоры на платформе InFO_SoW обеспечивают значительные преимущества в вопросе производительности и эффективности за счёт высокой пропускной способности, низкой задержки в межъядерных связях, низкого сопротивления при передаче энергии и высокой энергоэффективности. В качестве дополнительного «бонуса» такие процессоры предлагают возможность размещения огромного количества вычислительных ядер.

Однако у той же технологии InFO_SoW имеются и некоторые ограничения. Например, эффективность процессоров масштаба кремниевой пластины может ограничиваться эффективностью набортной памяти. Платформа CoW-SoW позволяет обойти это ограничение, поскольку в ней планируется применение высокопроизводительной памяти HBM4. В дополнение к этому обработка пластин InFO_SoW осуществляется с применением только одного технологического процесса, и он не поддерживает трёхмерную компоновку. Этот вопрос позволяет решить новая платформа CoW-SoW.

Выплатив многомиллиардные гранты Intel, TSMC, Samsung и Micron, американское правительство уже потратило более половины от $39 млрд, выделенных на стимулирование полупроводниковой отрасли в соответствии с «Законом о чипах». Но это неожиданно вызвало инвестиционный бум в стране, обращает внимание Financial Times.

Источник изображений: Gerd Altmann / pixabay.com

Компании — производители чипов и их партнёры в цепочке поставок объявили об инвестициях на общую сумму $327 млрд в течение ближайших десяти лет, подсчитали в Ассоциации полупроводниковой промышленности (SIA). Статистика США показала 15-кратный рост строительства полупроводниковых мощностей по производству электроники и вычислительных устройств. Участники дебатов по поводу «Закона о чипах» обсуждали задержки и производственные трудности, но огромный объём инвестиций говорит о другом.

Эпоха пандемии показала, что даже небольшой дефицит низкотехнологичных базовых чипов способен нанести экономический ущерб на сотни миллиардов долларов. Последовавший за этим «Закон о чипах» был направлен на поощрение строительства предприятий по производству микросхем в США, чтобы снизить зависимость страны от азиатских поставщиков — сегодня почти все передовые процессоры производятся на Тайване. Всплеск инвестиций говорит о снижении этих уязвимостей. Ведущие мировые производители чипов Samsung, TSMC и Intel сейчас строят крупные новые заводы в США. Intel собирается выпускать на новых предприятиях самую передовую продукцию, а TSMC перенесёт на свои американские мощности техпроцесс 2 нм примерно через два года после его запуска на Тайване. К 2030 году США будут выпускать около 20 % самых передовых чипов в мире, считает министр торговли страны Джина Раймондо (Gina Raimondo), хотя сегодня этот показатель нулевой.

Но и этого не хватит, чтобы обеспечить самодостаточность стране, которая потребляет более четверти мировых чипов. В случае кризиса в Азии может остановиться производство смартфонов и бытовой техники, и этот страх преследует США до сих пор. Но новых производственных мощностей в стране окажется достаточно для нужд критически важной инфраструктуры: центров обработки данных и телекоммуникаций. Полностью взаимозаменяемыми чипы не являются, но у США будет больше возможностей справиться с потрясениями.

Дефицит в эпоху пандемии показал, что экономическое значение имеют не только передовые чипы: автопрому, оборонной промышленности и производителям медицинского оборудования требуются большие запасы базовых микросхем. Ford и GM объявили о крупных долгосрочных соглашениях о поставках с американским производителем чипов GlobalFoundries, который расширил своё производство за счёт $1,5 млрд, выделенных в рамках «Закона о чипах». Аризонский производитель микроконтроллеров Microchip также получил грант на расширение; щедрые налоговые льготы помогли Texas Instruments начать возведение новых мощностей в Техасе и Юте — всё это было бы невозможным без нового закона.

Помогают США и действия её союзников. В мощности по производству базовых чипов инвестируют Европа и Япония. Microchip и Analog Devices объявили о намерениях перенести часть производства с тайваньских предприятий TSMC на новый завод в Японии, что повысит устойчивость к рискам со стороны Китая. Новые отраслевые стимулы провоцируют гонку субсидий, но она началась задолго до принятия «Закона о чипах»: так, в период с 2014 по 2018 год как минимум две американские компании получили от иностранных правительств больше денег, чем от США — отчасти из-за этого производство чипов когда-то мигрировало в страны с высоким уровнем субсидий, а теперь этот механизм способствует переносу производства обратно.

Многие из субсидированных предприятий строятся уже сейчас, а TSMC планирует начать крупномасштабный выпуск чипов на своём новом заводе в Аризоне в начале следующего года. Если ситуация на рынке ухудшится, проекты могут быть заморожены, но выплата грантов привязана к прогрессу по вводу заводов в эксплуатацию. Существует риск того, что налогоплательщики профинансируют избыточные мощности, но многие руководители технологических компаний, включая гендиректора OpenAI Сэма Альтмана (Sam Altman), больше обеспокоены нехваткой ИИ-чипов, чем их избытком. Новый завод TSMC в Аризоне будет сотрудничать с крупнейшими американскими клиентами компании: Apple, Nvidia, Qualcomm и AMD. Intel же будет выпускать ИИ-ускорители для Microsoft. Получается, что пока инвесторы спорят о том, смогут ли эти вложения принести адекватную отдачу, политики, которые рассматривают «Закон о чипах» как страховку от масштабных потрясений, считают, что он уже приносит дивиденды.

Представленные на прошлой неделе смартфоны Huawei семейства Pura 70, по логике вещей, оснащались самыми современными процессорами HiSilicon собственной разработки, и для американских чиновников интрига заключалась в том, сохранила ли компания SMIC возможность выпускать 7-нм чипы в условиях санкций. Как утверждают сторонние эксперты, внутри новых смартфонов Huawei снова замечены 7-нм процессоры.

Источник изображения: Huawei Technologies

Напомним, что дебют семейства смартфонов Huawei Mate 60 в начале прошлой осени всполошил американских чиновников, поскольку сторонние эксперты установили, что они построены на основе 7-нм чипов HiSilicon Kirin 9000s, выпускаемых китайской компанией SMIC. Для властей США такая деятельность является нежелательной, поскольку они считают, что передовую по меркам китайской полупроводниковой промышленности технологию местный военно-промышленный комплекс может использовать в своих интересах.

По информации Bloomberg, специалисты TechInsights вскрыли один из смартфонов Huawei Pura 70, обнаружив внутри процессор HiSilicon Kirin 9010, обладающий признаками изготовления с использованием 7-нм технологии. К такому выводу эксперты приходят по итогам изучения внутренней структуры чипа с использованием микроскопа, поскольку иначе понять, по какой технологии он изготовлен, проблематично. Стало быть, SMIC имеет возможности расширять ассортимент выпускаемой 7-нм продукции, хотя власти США, Нидерландов и Японии всячески стремятся ограничить доступ этого контрактного производителя к передовому литографическому оборудованию. Специалисты TechInsights с высокой степенью уверенности говорят, что семейство смартфонов Pura 70 содержит процессоры Kirin 9010, изготовленные по 7-нм технологии в варианте N+2. Новые смартфоны Huawei пользуются в Китае высокой популярностью, первая партия была распродана буквально за пару дней.

Представители TSMC вчера сделали ряд заявлений, не только подтвердив намерения начать выпуск 2-нм продукции до конца следующего года, но и пообещав внедрить технологию A16 с опережением первоначального графика уже во второй половине 2026 года. При этом ей не потребуется дорогое оборудование с высоким значением числовой апертуры, которое намерена использовать для техпроцесса Intel 14A одноимённая компания.

Источник изображения: TSMC

Кевин Чжан (Kevin Zhang), старший вице-президент TSMC по развитию бизнеса, в интервью Reuters отметил, что компания ускорила освоение техпроцесса A16 по требованию неких разработчиков чипов для систем искусственного интеллекта. Он также выразил уверенность, что TSMC потребуются литографические сканеры ASML с высоким значением числовой апертуры (High-NA EUV), которые стоят около $380 млн за штуку, для производства чипов по технологии A16. В этом отношении TSMC демонстрирует другой подход по сравнению с Intel, которая такое оборудование ASML уже начала испытывать, пусть и в единичном экземпляре, чтобы провести эксперименты ещё в рамках технологии 18A, а потом внедрить к 2027 году уже в рамках серийной версии техпроцесса 14A. Несмотря на высокие капитальные затраты, Intel считает переход на использование литографических сканеров с высоким значением числовой апертуры важным этапом достижения преимущества над конкурентами по себестоимости изготавливаемой продукции.

Компания TSMC в рамках техпроцесса A16 будет использовать литографические сканеры существующего поколения, как можно понять со слов руководства. Разного рода ухищрения с шаблонами, подбор новых химикатов и расходных материалов, а также использование искусственного интеллекта для поиска дефектов позволят TSMC обойтись без более дорогого оборудования при производстве 1,6-нм чипов. Впрочем, подводить питание с оборотной стороны кремниевой пластины TSMC в рамках технологии A16 всё равно будет, поэтому серьёзные новшества в этом смысле всё-таки будут предусмотрены.

В годовом отчёте TSMC отмечается, что компания будет изучать возможность использования литографического оборудования следующего поколения в рамках техпроцесса A14 и более новых, но просто на этапе A16 его применение не кажется экономически целесообразным. Представители TSMC уже высказывались на эту тему, когда впервые стало известно о намерениях Intel перейти на использование сканеров с высоким значением числовой апертуры. Попутно компания будет работать над совершенствованием фотошаблонов и расходных материалов для обработки кремниевых пластин, поэтому сугубо переходом на новые литографические сканеры дело в будущем не ограничится.

Корпорация Intel по итогам первого квартала отчиталась о росте выручки на 9 % до $12,72 млрд, но результат оказался чуть хуже ожиданий аналитиков. Более того, ожидаемая выручка второго квартала в размере $13 млрд тоже оказалась меньше сторонних прогнозов ($13,57 млрд). В результате курс акций Intel после закрытия торговой сессии в США опустился на 7,75 %.

Источник изображения: Intel

Финансовый директор компании Дэвид Зинснер (Davis Zinsner) признал, что в текущем полугодии выручка компании окажется ниже собственных прогнозов Intel, поскольку спрос на компоненты для ПК с функциями ИИ опережает возможности производителя по упаковке профильных чипов. Во втором полугодии финансовые показатели деятельности Intel должны улучшиться, по его мнению.

В первом квартале выручка Intel в сегменте мобильных ПК выросла на 37,4 % до $4,68 млрд по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. В сегменте настольных ПК выручка выросла на 31 % до $2,46 млрд. В целом выручка на направлении ПК выросла на 31 % до $7,5 млрд и превзошла ожидания инвесторов на $100 млн.

Чистые убытки компании в целом составили $400 млн против $2,8 млрд чистых убытков годом ранее. Генеральный директор Intel Патрик Гелсингер (Patrick Gelsinger) призвал инвесторов сосредоточиться на оценке долгосрочного потенциала компании, назвав её одной из двух или трёх в мире, способных использовать передовые технологии для создания чипов следующего поколения.

Подразделение Intel Foundry по выпуску чипов в первом квартале сообщило о снижении выручки на 10 % в годовом сравнении до $4,4 млрд, а его операционные убытки составили $2,5 млрд. Если учесть, что за весь прошлый год этот бизнес принёс Intel около $7 млрд операционных убытков, для одного квартала получается многовато, но ранее представители компании уже предупреждали, что для данного подразделения 2024 год будет сложным и переходным.

Серверное направление позволило Intel увеличить выручку на 5 % до $3 млрд. В условиях нарастающей гегемонии Nvidia рассчитывать на больший успех крайне сложно. Во втором полугодии вышедшие на рынок ускорители вычислений Gaudi 3 должны принести компании Intel более $500 млн выручки. Серверная выручка Intel в первом квартале оказалась на уровне ожиданий аналитиков. Телекоммуникационные компоненты принесли в прошлом квартале $1,4 млрд выручки, превзойдя ожидания рынка на $100 млн.

В прошлом квартале норма прибыли Intel выросла с 38,4 до 45,1 %, но в текущем она опустится до 43,5 %, и для привыкшей к 60-процентному показателю компании свыкнуться с этим тяжело. По словам финансового директора Intel, производственное подразделение компании выйдет на безубыточность в течение двух ближайших лет, работа по снижению издержек ведётся непрерывно.

Гелсингер заявил, что у Intel появился шестой клиент на контрактное производство чипов по передовой технологии 18A. Что это за компания, глава Intel пояснять не стал, но отметил, что она относится к аэрокосмическому комплексу США, имеет интересы в оборонной сфере, а потому стремится к выпуску профильных компонентов на территории страны. Отметим, что Boeing и Northrop Grumman к числу контрактных клиентов Intel уже относятся, поэтому речь может идти о другом заказчике.

Компания TSMC представила новый техпроцесс класса 4–5 нм — N4C. Он призван снизить себестоимость продукции на его основе на 8,5 % по сравнению с процессом N4P, при этом сохранив преемственность по технологической оснастке и средствам проектирования. Кроме того, N4C призван обеспечить снижение уровня брака при производстве чипов.

Источник изображений: TSMC

«Мы пока не закончили с нашими 5-нм и 4-нм технологиями. При переходе с N5 на N4 мы добились 4-процентной оптической усадки и продолжили улучшать характеристики транзисторов. Теперь мы добавляем N4C в наш портфель технологий 4 нм. N4C позволяет нашим клиентам сократить расходы за счёт сокращения количества используемых масок, а также улучшения исходной конструкции полупроводников, например, стандартных ячеек и SRAM, чтобы ещё больше снизить общие эксплуатационные издержки», — заявил Кевин Чжан (Kevin Zhang), старший вице-президент по развитию бизнеса TSMC на недавно состоявшемся Североамериканском технологическом симпозиуме.

Узел N4C является частью семейства техпроцессов TSMC N5/N4 и основан на технологии N4P. Внедрение новой технологии является важным стратегическим шагом для TSMC, поскольку N4C даёт возможность значительно снизить затраты на производство продуктов на основе 4-нм техпроцесса и тем самым стимулировать расширение базы клиентов компании, желающих перейти на новый и недорогой техпроцесс. Новая технология предлагает баланс между энергоэффективностью, производительностью и стоимостью внедрения.

Учитывая высокие затраты, связанные с нормами класса 3 нм, и их относительно ограниченные преимущества перед такими технологиями, как N4P, с точки зрения производительности и плотности транзисторов, N4C может стать весьма популярным выбором среди клиентов TSMC.

Компания планирует начать массовое производство чипов с использованием техпроцесса N4C в 2025 году. К тому моменту за плечами TSMC будет шесть лет производства продуктов на основе 5-нм техпроцессов. Производитель ожидает, что к этому времени он сможет выйти на хороший уровень выпуска качественной продукции на основе N4C и снизить её стоимость. А поскольку к 2025 году многие инструменты для выпуска продуктов на основе 5-нм техпроцесса «устареют», N4C и аналогичные узлы могут оказаться чуть ли не единственными экономически доступными альтернативами.

Чипы из алмазов станут следующим поколением решений для датчиков и силовых элементов, которые не боятся перегрева. Но для массового внедрения необходим малозатратный и эффективный техпроцесс получения алмазных плёнок и подложек. Похоже, учёные из Южной Кореи нашли решение. Сообщается, что они научились синтезировать искусственные алмазы при обычном атмосферном давлении и на достаточно простом оборудовании, причём за считанные минуты.

Виды синтезированных учёными из Южной Кореи алмазов. Источник изображения: UNIST

Впервые искусственные алмазы почти 50 лет назад вырастили в лаборатории компании General Electric. Для этого потребовалось имитировать условия в мантии Земли, где алмазы образуются естественным образом. Учёные поместили в искусственную среду с давлением 10 тыс. атмосфер и температурой 1400 °C сульфид железа, который в таких условиях в присутствии углерода синтезировал алмаз из затравки. Также синтетические алмазы можно изготавливать методом химического осаждения из паровой фазы. Тоже в присутствии затравки и с использованием сложного оборудования.

Учёные из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) предложили нечто совершенно иное и простое. Ещё раньше один из авторов новой работы заметил, что атомы углерода можно связывать в присутствии жидкого галлия. Его температура плавления составляет всего лишь 29,76 °C. В среде газообразного метана в присутствии галлия углерод превращался в графен. Следовательно, данный метод можно было попытаться использовать для синтеза алмазов.

К открытию привела случайность: капля жидкого галлия попала на кремниевую пластинку и растворила его. В этом месте учёные обнаружили вкрапления крошечных алмазов. Дальнейший поиск привёл к разработке процесса, в котором смесь жидкого галлия, кремния, железа и никеля нагревалась в небольшом тигле до температуры 1025 °C и подвергалась воздействию газов метана и водорода. В небольшой по объёму рабочей камере алмазы возникали уже через 15 минут без необходимости в затравке.

Учёные уверены, что благодаря их открытию можно будет запустить синтез алмазных подложек и плёнок для нужд полупроводниковой промышленности и не только.

По итогам 2023 года объём рынка контрактного производства электроники в России вырос на 42 % до 35 млрд руб., сообщают «Ведомости» со ссылкой на данные исследования Ассоциации российских разработчиков и производителей электроники (АРПЭ). Он показал, что средний уровень загрузки предприятий достиг 79 %.

Источник изображения: Brian Penny / pixabay.com

Рост продолжается и сейчас: в I квартале 2024 года объём рынка увеличился на 44 % в сравнении с аналогичным периодом прошлого года, а инвестиции в производство за это же время выросли на 160 %. Контрактное производство электроники включает в себя сборку, монтаж и производство печатных плат, установку компонентов, литьё и изготовление пресс-форм, а также прочие операции. Крупнейшими участниками рынка в России являются GS Group, «АТБ электроника», НПП «Гамма» и другие компании. Основу контрактного производства составляет монтаж компонентов на печатные платы, пояснили в АРПЭ, но более половины стоимости формируется за счёт сопутствующих сервисов: схемотехники, дизайна, тестирования, упаковки и иных услуг.

Активный рост контрактного производства электроники в России отмечается уже не впервые: в 2019 году этот рынок увеличился более чем на четверть до 20 млрд руб. Тогда этих показателей удалось достичь за счёт крупных проектов по импортозамещению. Сегодня весь российский рынок электроники (не только потребительской) оценивается в 6,1 трлн руб. — 65 % из них занимает импортная продукция, а 35 % остались отечественной. Российское контрактное производство электроники растёт за счёт отказа от производства в Европе и Азии: даже без учёта логистики азиатское производство иногда оказывается дороже российского, отметил представитель отечественной компании «М-плата». У GS Group загрузка контрактных мощностей в зависимости от числа заказов сегодня составляет от 80 % до 100 %.

Источник изображения: Alexander Ignatov / pixabay.com

С 2017 года в соответствии с постановлением правительства №719 в России применяется балльная система для определения того, можно ли признавать продукцию отечественной. С этого года данная система начинает применяться в отношении телекоммуникационного оборудования, за счёт чего «рост заказов на контрактное производство может увеличиться до двух раз», предполагают в GS Group. В 2023 и 2024 гг. многие российские производители расширили свои мощности или создали новые, обращают внимание опрошенные «Ведомостями» эксперты: к примеру, в ноябре прошлого года российская ICL, которая занималась контрактным производством для Dell, запустила завод по сборке вычислительной техники и поверхностного монтажа.

Предполагается, что за 2024 год рост рынка вычислительной техники в России составит 30 %, телекоммуникационной — 50 %, а компонентов — не более 30 %. К 2030 году российский рынок микроэлектроники при оптимистическом сценарии может вырасти в четыре раза до 1,1 трлн руб., считают аналитики аудиторской компании Kept, — из них 578 млрд руб. (55 %) обеспечат российские производители. Сдерживающими факторам могут оказаться дефицит производственных мощностей, зависимость от зарубежных поставщиков оборудования и материалов для производства продукции, а также нехватка квалифицированных специалистов.

С наступлением весны и приближением намеченных на осень президентских выборов в США правительство страны начало активнее распределять средства, предусмотренные для стимулирования строительства на её территории передовых предприятий по выпуску полупроводниковых компонентов. Intel, TSMC и Samsung уже получили предварительные гарантии, а очередь до Micron Technology дошла только на этой неделе.

Источник изображения: Micron Technology

Единственный американский производитель микросхем памяти, осуществляющий активную деятельность в наши дни, намерен в ближайшие годы потратить $125 млрд на строительство четырёх новых предприятий в штате Нью-Йорк и одного в штате Айдахо. Кроме того, в штате Вирджиния существующее предприятие по выпуску микросхем типа DRAM будет модернизировано и расширено, на эти нужды до 2030 года компания планирует потратить $3 млрд.

В рамках церемонии, которая прошла сегодня в штате Нью-Йорк, власти США объявили о готовности выделить по «Закону о чипах» до $6,1 млрд безвозвратных субсидий и до $7,5 млрд в форме льготных кредитов для нужд компании Micron Technology. С учётом уже распределённых средств среди прочих соискателей субсидий, правительство США располагает ещё $6,5 млрд бюджетных средств, которые должны быть распределены до конца текущего года между компаниями, выражающими твёрдые намерения наладить выпуск передовых полупроводниковых компонентов на территории США.

Одно из строящихся предприятий Micron в Айдахо будет введено в строй в 2026 году, ещё два предприятия в штате Нью-Йорк будут запущены в 2028 и 2029 годах. Два дополнительных предприятия в этом штате, которые будут построены позже, действием предварительного соглашения с властями США не покрываются. С учётом наличия у SK hynix планов по строительству в стране предприятия по упаковке чипов памяти, США могут стать единственным регионом планеты, где имеются предприятия всех крупнейших производителей памяти и современных чипов прочего назначения. Из выделенных Micron средств $40 млн будут направлены на обучение персонала для новых предприятий в Нью-Йорке и Айдахо, проекты этого производителя в целом позволят создать 20 000 новых рабочих мест на территории США.

Активность Intel по возвращению себе технологического лидерства в сфере литографии ко второй половине десятилетия не могла остаться без ответа действующего лидера в лице тайваньской компании TSMC, а потому на этой неделе она заявила, что собирается освоить выпуск 1,6-нм чипов ко второй половине 2026 года.

Источник изображения: TSMC

Для этих заявлений руководством TSMC была использована площадка Североамериканского технологического симпозиума в Калифорнии, что косвенно намекало не только на соперничество с Intel в этой сфере, но и на готовность TSMC внедрять передовую технологию на американской земле. Напомним, что обязательство наладить выпуск в США чипов по 2-нм технологии в этом десятилетии стало для TSMC одним из условий получения субсидий от властей страны. Пока нет информации на тот счёт, будет ли 1,6-нм техпроцесс освоен американскими предприятиями TSMC, и в какие сроки это произойдёт.

Представители TSMC лишь пояснили, что 1,6-нм технология способна значительно увеличить плотность размещения логических элементов и их быстродействие по сравнению с техпроцессом N2P. В частности, скорость переключения транзисторов вырастет на 8-10 % при неизменном напряжении, энергопотребление удастся снизить на 15-20 % при том же быстродействии, а в серверном сегменте плотность размещения транзисторов удастся увеличить в 1,1 раза. Попутно сообщается, что помимо структуры транзисторов с окружающим затвором, которую конкурирующая Samsung начала использовать ещё в рамках своего 3-нм техпроцесса, компания TSMC при выпуске чипов по технологии A16 будет использовать и подвод питания с оборотной стороны кремниевой пластины. Intel такое решение намеревается использовать при выпуске чипов по своим технологиям 20A и 18A с 2025 года.

Компания TSMC сообщает, что техпроцесс N2 должен быть освоен в массовом производстве во второй половине 2025 года, после этого производитель займётся техпроцессом A16. В 2025 году компания также собирается освоить техпроцесс N4C, который от N4P будет отличаться сниженной на 8,5 % себестоимостью производства чипов при невысокой сложности внедрения. Кроме того, выход годной продукции по этому техпроцессу должен стать выше.

По словам представителей TSMC, компания ускорила разработку технологии A16 с учётом потребностей неких компаний, интересующихся возможностью выпуска чипов для систем искусственного интеллекта с её помощью. Примечательно, что литографические сканеры с высоким значением числовой апертуры (High-NA EUV) для выпуска 1,6-нм продукции TSMC, скорее всего, не потребуются. Первыми клиентами TSMC по техпроцессу A16 как раз станут разработчики ускорителей вычислений, а на процессоров для смартфонов, как это происходило обычно.

Напомним, Intel собирается освоить техпроцесс 14A к концу 2026 года или в начале 2027 года, но различия в подходе производителей к оценке основных геометрических параметров своих литографических технологий не позволяет напрямую сопоставлять решения разных производителей. В любом случае, TSMC освоит техпроцесс A16 к 2026 году, а Samsung собирается наладить выпуск чипов 1,4-нм класса к 2027 году.

Будет TSMC совершенствовать и технологию интеграции полупроводниковых компонентов. К 2027 году будет освоена разновидность технологии CoWoS, позволяющая интегрировать на уровне кремниевой пластины чипы с несколькими разнородными кристаллами, память типа HBM и прочие компоненты. К концу следующего года будут сертифицированы новые методы упаковки чипов, которые будут использоваться в автомобильном сегменте с его повышенными требованиями к надёжности и безопасности. Интеграция кремниевой фотоники тоже будет эволюционировать и к 2026 году обеспечит прямую интеграцию оптических соединений на уровне упаковки полупроводниковых чипов.

Квартальный отчёт южнокорейской компании SK hynix был интересен тем, что она впервые за пять предыдущих кварталов получила чистую прибыль, а рост выручки превзошёл ожидания аналитиков и составил 144 %. Очевидно, что подобной динамике финансовых показателей компании способствовал высокий спрос на память типа HBM, хотя и в сегменте NAND наблюдались признаки восстановления.

Источник изображения: SK hynix

Выручка SK hynix достигла $9 млрд, что является максимальным значением со второго квартала 2022 года. Операционная прибыль достигла $2,1 млрд, существенно превзойдя ожидания аналитиков и продемонстрировав второй по величине результат за всю историю существования компании. Темпы роста выручки SK hynix в прошлом квартале оказались максимальными с 2010 года.

SK hynix намеревается увеличить капитальные затраты в этом году и нарастить объёмы поставок передовой памяти HBM3E, а также наладить поставки микросхем DDR5 высокой ёмкости для серверного применения. В более традиционных сегментах рынка памяти, по мнению представителей компании, спрос начнёт восстанавливаться во второй половине текущего года.

По прогнозам аналитиков Counterpoint Research, в этом году норма прибыли SK hynix превысит 20 %, а выручка компании достигнет $44,3 млрд. Как ранее отмечали представители SK hynix, в ближайшие годы спрос на память семейства HBM будет расти на 60 % ежегодно. В сотрудничестве с TSMC она рассчитывает начать поставки HBM4 в 2026 году. Помимо новых предприятий в Южной Корее, SK hynix собирается построить предприятие и исследовательский центр в штате Индиана. Компания сейчас ведёт переговоры с рядом клиентов о заключении долгосрочных контрактов на поставку памяти семейства HBM.

Что характерно, содержащий в целом позитивные сигналы квартальный отчёт SK hynix не предотвратил снижения курса акций компании на 3,9 %, поскольку на настроение инвесторов в большей степени повлиял негативный прогноз, прозвучавший из уст представителей Meta✴ Platforms. Акции прочих производителей чипов на азиатских фондовых рынках тоже устремились вниз после открытия торгов утром в четверг.

Принято считать, что нехватка рабочей силы стала одной из причин задержки строительства предприятий TSMC в Аризоне, но осведомлённые источники поясняют, что и новоиспечённым сотрудникам американского предприятия компании приходится сталкиваться с непривычным для них обращением, которое на рынке труда США просто не принято.

Источник изображения: TSMC

Как поясняет Tom’s Hardware, для тайваньских предприятий компании нормой являются 12-часовые смены и работа в выходные, а руководители нередко угрожают сотрудникам увольнением за минимальные провинности. Американский инженерный персонал, столкнувшийся с подобной практикой, не готов терпеть такое обращение, а потому некоторые сотрудники нового предприятия TSMC в Аризоне уже начали увольняться.

Многие из будущих сотрудников американского предприятия TSMC ещё в 2021 году были отправлены на Тайвань для стажировки, и там столкнулись со спецификой местной корпоративной культуры. Высокое психологическое давление на персонал и 12-часовые смены стали шоком для многих стажёров, а один из американских инженеров был удивлён тем, что его начальник в процессе стажировки не мог выделить конкретные приоритеты в работе, назвав все текущие задачи первостепенно важными.

Сверхурочная работа является нормой для TSMC. Ещё её основатель Моррис Чан (Morris Chang) приводил пример со сроками устранения неисправности оборудования: если оно выйдет из строя в час ночи, то в США его починят только следующим утром, а на Тайване всё будет готово к двум часам ночи. Сотрудникам постоянно приходится жертвовать личным временем ради интересов компании. Некоторые из стажёров в итоге ушли из TSMC ещё в период нахождения на Тайване, другие вернулись в США и пытались продолжить работу в компании, но не почувствовав перемен к лучшему, тоже уволились. Кому-то из них поручали несвойственную должности работу — например, уборку строительного мусора. Попытки приучить тайваньских руководителей не повышать голос на подчинённых на публике ни к чему хорошему не привели. Завышенные требования руководства привели к тому, что результаты тестов при проверке качества продукции просто фальсифицировались исполнителями.

Поскольку часть сотрудников TSMC, которые участвуют в строительстве американских предприятий, была командирована с Тайваня в Аризону, им с трудом удавалось находить общий язык с американскими коллегами, учитывая разницу в корпоративных культурах и традициях. Психологический климат внутри коллектива оставлял желать лучшего, и на эффективности работы это сказывалось негативно.

Алмаз давно рассматривается в качестве полупроводникового материала с исключительными физическими и электрическими свойствами, которые значительно превзойдут традиционные полупроводники, включая перспективные карбид кремния и нитрид галлия. Но на пути исследователей встало так много препятствий, что коммерциализация алмазных элементов и чипов была отодвинута куда-то в будущее, пока вопросом не занялась компания Advent Diamond…

Источник изображений: Advent Diamond

Сообщается, что американская компания Advent Diamond сумела добиться решающего перелома в продвижении алмазов в полупроводниковую промышленность. Она сумела развить целый спектр техпроцессов по выращиванию искусственных алмазов, по их подготовке к обработке, включая легирование, а также разработала защищённые патентами технологии по обработке, травлению и металлизации алмазных заготовок с последующим контролем качества вплоть до определения электрических и физических параметров полученных продуктов.

Важнейшим элементом головоломки «алмаз как полупроводник» стала технология легирования слоёв алмаза фосфором. Фосфор считается единственной относительно мелкой легирующей добавкой n-типа в алмазе, которая позволит выпускать алмазные транзисторы и диоды с электронной проводимостью. С дырочной проводимостью или проводимостью p-типа у алмаза особых проблем не было. А с появлением слоёв для изготовления n-переходов алмаз превращается в полноценный и универсальный полупроводниковый материал.

В целом алмаз обладает таким набором свойств, которые совершенно недоступны для традиционных полупроводников. Во-первых, это физические свойства алмаза, наиболее ценным из которых для чипов станет впечатляющая теплопроводность. Алмаз может сам себе быть радиатором, а это дорогого стоит. Алмазный чип выдержит такой поток плотности мощности, который выведет из строя любой другой чип. Подобное качество крайне востребовано в зарядках электромобилей, мощность которых неуклонно растёт, в возобновляемой энергетике, в космосе, авиации и много где ещё.

Другим несомненно выдающимся качеством алмазных полупроводников считается рекордно широкая запрещённая зона, что делает этот материал уникальным с точки зрения частотных характеристик, а это, в первую очередь, мощные радарные системы и датчики альфа-частиц, ультрафиолетового и рентгеновского излучения и протонов. Наконец, высокая стабильность квантовых свойств алмазов обещает им достойное место в сфере квантовых компьютеров. И такие квантовые материалы у компании Advent Diamond тоже есть.

Радиочастотный диод Advent Diamond из алмаза

Но есть и проблемы. Сегодня алмазные пластины для изготовления полупроводников выпускаются диаметром 1 и 2 дюйма. Переход к 4-дюймовым пластинам предпринимается, но пока неубедительно. Это не может сделать алмазные диоды и транзисторы дешёвыми, хотя военные охотно платят за такой товар. К примеру, компания Advent Diamond производит алмазные радиочастотные диоды для защиты трактов приёмников с плотностью тока свыше 1 кА/см². Это идеальное решение для радиолокационных систем, заменить которое крайне сложно. Особенно если учесть, что алмазный диод будет нормально работать при температуре до 400 °C.

Всю эту красоту портит другой факт. Пока при производстве алмазных заготовок возникает чрезвычайно много дефектов. Так, компания говорит о плотности дефектов 10⁸/см². При такой плотности дефектов говорить о нормальном коммерческом производстве комплектующих сильно преждевременно. В компании Advent Diamond считают, что для коммерциализации техпроцессов, связанных с алмазными полупроводниками, плотность дефектов должна быть снижена до 10³/см². У компании есть наработки, которые помогут стремиться к такому результату, но быстрым он точно не будет.

Российский производитель вычислительной техники «Гравитон» объявил о запуске производства твердотельных накопителей нового поколения. Модели накопителей ёмкостью от 256 Гбайт до 2 Тбайт включены в реестр российской промышленной продукции Минпромторга и предназначены для использования в выпускаемой компанией технике.

Источник изображения: «Гравитон»

Твердотельные накопители формата M.2 2280 с интерфейсом PCIe Gen3×4 NVMe подходят для использования в компьютерах, моноблоках и ноутбуках «Гравитон», а также совместимы со всеми российскими операционными системами. Они обеспечивают скорость чтения и записи до 2400 и 1700 Мбайт/с соответственно, а число операций ввода-ввода в секунду составляет до 295 тыс. при случайном чтении и до 430 тыс. при случайной записи.

Судя по представленной фотографии, накопители «Гравитон» основываются на безбуферном контроллере Phison E13T и комплектуются TLC 3D NAND компании Kioxia с 112 слоями. Дизайн печатной платы накопителя похож на референсный. «Гравитон» утверждает, что накопители производятся в России и весь объём устройств предназначен для использования в собственных решениях компании.

В пресс-релизе о накопителе сообщается об улучшении программного обеспечения, за счёт чего реализована поддержка технологии сквозной защиты данных для поддержания их целостности на протяжении всего срока службы. Долговечность накопителей обеспечивается за счёт технологии защиты от перегрева, системы самодиагностики и контроля состояния (SmartECC).

«Мы отмечаем рост доверия к нашей технике. Запуск в производство твердотельных накопителей — значимый этап для «Гравитон» и демонстрация высоких компетенций. Благодаря оснащению техники «Гравитон» твердотельными накопителями российского производства заказчики получают решения, которым можно доверить самые ценные данные», — считает директор по продукции «Гравитон» Сергей Кочепасов.