Бурный рост выручки Nvidia на фоне высокого спроса на её ускорители вычислений в действительности сдерживается возможностями её производственных партнёров, главным из которых является TSMC. Последняя не только выпускает чипы для Nvidia, но и упаковывает их передовым методом CoWoS, и возможности подрядчика в этой сфере являются для Nvidia узким местом, которое он готов активно расширять.

Источник изображения: TSMC

По информации Commercial Times, компания TSMC интенсивно расширяет на территории Тайваня свои производственные мощности по тестированию и упаковке чипов методом CoWoS. Купленное у Innolux предприятие по производству ЖК-панелей в Тайнане будет переоборудовано под тестирование и упаковку чипов к концу следующего года, и совокупные возможности TSMC в этой сфере к концу 2026 года утроятся до 90 000 кремниевых пластин в месяц, по данным тайваньских источников.

Профильное предприятие TSMC в Тайчжуне будет введено в строй в первой половине следующего года, компания также строит два предприятия в других районах острова. В текущем году, по оценкам аналитиков, TSMC была способна упаковывать и тестировать чипы с использованием метода CoWoS в количестве, эквивалентном 35 000 кремниевых пластин в месяц. Выручка от данного вида услуг достигла 7–9 % от совокупной. К концу следующего года мощности удвоятся до 70 000 пластин в месяц, а доля выручки перевалит за 10 %. Наконец, к концу 2026 года TSMC сможет ежемесячно упаковывать по методу CoWoS количество чипов, эквивалентное 90 000 кремниевых пластин.

Итого, с 2022 по 2026 годы производительность компании в этой сфере будет увеличиваться ежегодно в среднем на 50 %, причём процесс продолжится и после 2026 года. Одно только предприятие в Тайнане теоретически могло бы ежемесячно обрабатывать по 50 000 кремниевых пластин в месяц. Скорее всего, профильными заказами оно в итоге будет загружено только частично, а остальные мощности выделят под работу с методами упаковки CPO и FoPLP.

Технологические проблемы Samsung Electronics последних лет, как принято считать, отчасти обусловлены проблемами внутрикорпоративного взаимодействия, поэтому новым шагом по пути нормализации ситуации с выпуском памяти HBM3E под нужды Nvidia может стать отправка к местам её производства специалистов, которые отвечают за её разработку.

Источник изображения: Samsung Electronics

Тайваньский ресурс DigiTimes в конце рабочей недели опубликовал своеобразный дайджест новостей на эту тему, основанный на публикациях как южнокорейских, так и западных СМИ. Назначенный в мае на пост руководителя полупроводникового бизнеса Samsung Чун Ён Хён (Jun Young-hyun), как сообщается, настоял на отправке 2000 инженеров на новейшее предприятие компании в Пхёнтхэке, где выпускаются микросхемы HBM актуальных поколений. Этому «инженерному десанту» поручено повысить качество выпускаемой продукции соответствующего типа. Специалисты должны добиться того, чтобы при переносе новых технологий из лабораторий Samsung на конвейер не падало качество продукции. Официально Samsung подобные сообщения считает безосновательными.

По данным корейских СМИ, память HBM3E производства Samsung уже вряд ли сможет пройти сертификацию Nvidia в текущем году, но первая компания рассчитывает всё же сделать это в следующем. По информации Korean Economic Daily, в следующем году SK hynix освоит выпуск микросхем HBM4 с использованием 3-нм технологии, для чего уже сейчас сотрудничает с тайваньской TSMC. При этом Samsung пока рассчитывает при выпуске HBM4 ограничиться 4-нм технологией. Например, выпущенный по 3-нм техпроцессу базовый чип для HBM4 позволит поднять быстродействие на 20–30 % по сравнению с существующими 5-нм чипами. Samsung в таких условиях также интересуется возможностью сотрудничества с TSMC с целью получения доступа к 3-нм технологии. Необходимость навёрстывать отставание от конкурентов в сфере производства DRAM, по данным некоторых СМИ, вынуждает Samsung проводить реструктуризацию бизнеса и массовую чистку в рядах руководителей компании на полупроводниковом направлении.

На днях на конференции IEDM 2024 в Сан-Франциско компания TSMC впервые официально рассказала о преимуществах перехода на 2-нм транзисторы с круговым затвором Gate-All-Around и нанолистовыми каналами. К выпуску чипов по технологии N2 тайваньский чипмейкер приступит в наступающем году. По сути, нанолисты — это финальная архитектура транзисторов в привычном понимании и она останется актуальной надолго.

Не видите внизу 2-нм транзисторы? А они есть! Источник изображения: TSMC

В 2025 году производить чипы на основе 2-нм техпроцесса с наностраничными каналами и круговым затвором начнут также Samsung и Intel. Подобные структуры первой начала выпускать компания Samsung в рамках 3-нм техпроцесса в 2022 году. Для TSMC это станет первым опытом и плодом «более чем четырёхлетнего труда», как признался глава отдела разработчиков компании.

Современные транзисторы FinFET представляют собой набор вертикально расположенных транзисторных каналов — рёбер или плавников. Характеристики такого транзистора зависят от количества рёбер у каждого — одного, двух или трёх. Чем больше каналов, тем больше площадь, занимаемая транзистором. Это особенно остро сказывается в случае массивов памяти SRAM. Каждая ячейка такой памяти состоит из шести транзисторов и поэтому плохо поддаётся масштабированию. Между тем, без SRAM не обходятся ни простенькие контроллеры, ни мощные процессоры и ускорители.

Перевод транзисторных каналов в горизонтальную плоскость в виде тонких наностраниц сразу улучшает плотность, так как каналы располагаются друг над другом, и неважно, сколько их. От этого занимаемое транзистором место не увеличивается. В частности, переход TSMC от выпуска 3-нм FinFET транзисторов к 2-нм наностраничным увеличивает плотность размещения транзисторов на 15 %, независимо от того, используются ли производительные схемы или энергоэффективные. Выигрыш произойдёт в обоих случаях.

Между производительностью и энергоэффективностью придётся выбирать. Если делать ставку на скорость вычислений, прирост от перехода на 2-нм наностраничные транзисторы составит 15 %, а если выбрать низкое потребление, то выигрыш достигнет впечатляющих 30 %. Но это не вся польза от наностраничных каналов. Для FinFET транзисторов нельзя создать транзисторы с 1,5 рёбрами — это как полтора землекопа из известной сказки. Зато в случае наностраничных каналов можно менять их ширину, не говоря о количестве, и проектировать схемы с разнообразными и точно требуемыми параметрами.

В компании TSMC технологию изменения ширины наностраниц назвали Nanoflex. Это позволит выпускать на одном кристалле логику с узкими наностраницами, что ограничит их потребление, и вычислительное ядро с транзисторами с широкими наностраницами для пропускания больших токов, что обеспечит производительность, несмотря ни на что.

Но особенно заметно от перехода на наностраничные транзисторные каналы выиграет SRAM. При переходе с 4-нм на 3-нм техпроцесс плотность ячеек памяти SRAM выросла всего на 6 %. В случае технологии Nanoflex при переходе от 3-нм на 2-нм техпроцесс плотность ячеек SRAM вырастет на 11 %. Это даст повсеместный выигрыш, утверждают в TSMC.

Источник изображения: Intel

Интересно добавить, что на этой же конференции прозвучал доклад компании Intel, которая очертила границы будущего для классических транзисторов и, конкретно, в наностраничном исполнении.

«Архитектура наностраниц на самом деле является последним рубежом транзисторной архитектуры, — сказал Ашиш Агравал (Ashish Agrawal), специалист по кремниевым технологиям в исследовательской группе Intel по компонентам схем. — Даже будущие комплементарные FET (CFET) устройства, которые, возможно, появятся в середине 2030-х годов, будут построены из нанолистов. Поэтому важно, чтобы исследователи понимали свои ограничения».

Чтобы изучить границы возможного, в Intel создали экспериментальную транзисторную структуру с каналом длиной 6 нм. Чем короче канал, тем выше вероятность утечек через него и тем менее управляемым становится транзистор. Эксперимент показал, что транзисторы с каналами длиной 6 нм и шириной наностраницы 2 нм полностью работоспособны. Это позволит наностраничной транзисторной архитектуре существовать ещё долго, отодвинув переход на двумерные материалы и транзисторы на принципиально иной архитектуре далеко в будущее.

Возвращаясь к 2-нм техпроцессу TSMC (а также Samsung и Intel), напомним, что цифра в его названии ничего не говорит о физических размерах транзисторов. В рамках 2-нм техпроцесса транзисторы и транзисторные каналы измеряются десятками нанометров. Поэтому до выставленных Intel границ в эксперименте индустрия будет идти не одну пятилетку.

После отставки Патрика Гелсингера (Patrick Gelsinger) в начале месяца компанией Intel временно руководят финансовый директор Дэвид Зинснер (David Zinsner) и глава продуктового направления Мишель Джонстон Холтхаус (Michell Johnston Holthaus). Первый недавно признал, что дальнейшую судьбу компании как единого целого должен будет решить следующий постоянно действующий генеральный директор.

Прежде всего, как отмечает Bloomberg, Зинснер дал понять, что витавшая в воздухе ещё при Гелсингере идея разделения производственного бизнеса и направления разработки процессоров до сих пор актуальна, и никто не ставит на ней крест. Оба временно исполняющих обязанности руководителя Intel выступили на этой неделе на технологической конференции Barclays для инвесторов. Отвечая на вопрос аналитика о разделении компании, Зинснер пояснил: «Это открытый вопрос, на который предстоит ответить в другой день». При этом он отмечает, что работа по превращению Intel Foundry в самостоятельное подразделение продолжается. Зинснер добавил, что он и его коллега больше ориентированы делиться с общественностью состоявшимися свершениями, а не планами, поэтому совет директоров и поручил им возглавить Intel.

Уже в качестве финансового директора он добавил, что два подразделения Intel уже обособлены на операционном уровне, у них разное руководство и собственные счета. Как известно, Гелсингер не приветствовал идею окончательного разделения этих двух структур внутри компании. Мишель Джонстон Холтхаус добавила, что доступ к передовым техпроцессам для Intel является залогом преимущества продукции этой марки. «Прагматично рассуждая, считаю ли я, что имеет смысл разделить их окончательно, не оставив никаких связей? Я так не думаю, но решать это будет кто-то другой», — заявила она.

Источник изображения: Intel

Комментируя необходимость сотрудничества с TSMC в сфере производства чипов, Холтхаус назвала тайваньскую компанию фантастическим партнёром и образцом для всей отрасли, но подчеркнула, что временами имеет смысл пользоваться услугами собственного производственного подразделения. Техпроцесс Intel 18A является первым шагом компании на пути восстановления технологического лидерства, и выпущенные с его использованием процессоры Panther Lake в виде инженерных образцов уже поставляются восьми партнёрам Intel. Она также добавила, что Intel нуждается в укреплении своих позиций на серверном рынке, и эта работа будет проводиться в следующем году. Холтхаус признала, что в этом сегменте AMD оказалась более успешной. Признав, что ускорители Gaudi остаются сложными для использования, она добавила, что Intel сейчас концентрируется на совершенствовании графических процессоров общего назначения, и постепенно надеется сделать их более конкурентоспособными.

По поводу судьбы Mobileye было сказано, что Intel стремится продать некоторую часть принадлежащих ей акций этой дочерней компании, чтобы выручить денежные средства, но хотела бы сохранить за собой крупный пакет. Для Altera компания Intel сейчас ищет финансового партнёра, а в дальнейшем хотела бы вывести её акции на биржу. Сократив в этом году около 15 000 человек, Intel на текущий момент выполнила план в этой сфере. При этом анализ организационной структуры и её оптимизация продолжаются.

Уменьшение техпроцессов для производства чипов почти достигло физических ограничений. Отлично показавшая себя в качестве разводки между транзисторами медь при дальнейшем уменьшении сечения проводов начала оказывать току растущее сопротивление. Потенциально её можно заменить графеном. Проблема в том, что современные технологии нанесения графена на чипы несовместимы с КМОП-процессами, применяемыми для массового выпуска чипов. Возможно, решение этой проблемы найдено.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Предложенные ранее технологии осаждения углерода на микросхемы (транзисторы) для создания графеновых проводящих линий предполагают использование высоких температур — от 400 °C и выше. Такие температуры губительны для кремниевых транзисторов, изготовленных с применением КМОП-технологий. Необходим иной способ нанесения графена на чип, и такой способ придумали в американской компании Destination 2D. Стоит отметить, что научным консультантом Destination 2D является Константин Новосёлов — один из лауреатов Нобелевской премии по физике за 2010 год и соавтор исследования, приведшего к открытию графена в 2004 году.

Предложенная компанией Destination 2D технология нанесения графена на чипы осуществляется в газовой среде под давлением от 410 до 550 кПа. Осаждение происходит не на «голый» чип, а на предварительно нанесённую на кристалл плёнку никеля. Никель выполняет роль расходного материала и впоследствии удаляется с поверхности кристалла. Внесение этого этапа в техпроцесс позволило снизить температуру осаждения графена до приемлемых для КМОП 300 °C. При такой температуре транзисторные структуры на кристалле не разрушаются, а рисунок соединений формируется с использованием графена.

Также исследователи из Destination 2D решили проблему повышения проводящих свойств графена. Утверждается, что предложенный компанией особый метод легирования графена — методом интеркаляции — делает его в 100 раз более проводящим, чем медь. Это позволяет сохранить и даже увеличить плотность тока по мере уменьшения размеров транзисторов, а значит, остаётся возможность повышать плотность их размещения на кристалле. Более того, разработчики утверждают, что благодаря интеркаляции проводимость графена увеличивается по мере уменьшения размеров элементов, что даёт шанс продлить действие закона Мура ещё на несколько лет.

Руководство Destination 2D верит, что пройдёт немного времени, и предложенный ими графеновый техпроцесс будет внедрён в производство передовых микросхем. Компания активно сотрудничает с рядом производителей чипов, чтобы приблизить этот момент.

Ассоциация SEMI ожидает, что в период с 2025 по 2027 годы включительно производителями чипов будет потрачено $400 млрд на оснащение предприятий, использующих кремниевые пластины типоразмера 300 мм. По итогам текущего года затраты на эти цели вырастут на 4 % до $99,3 млрд, но в следующем подскочат сразу на 24 % до $123,2 млрд.

Источник изображения: Micron Technology

По данным SEMI, следующий год станет первым периодом в истории полупроводниковой отрасли, демонстрирующим превышение расходами на покупку оборудования для производства чипов суммы в $100 млрд. В 2026 году они увеличатся ещё на 11% до $136,2 млрд, а к 2027 году темпы роста замедлятся до 3 %, но это всё равно обеспечит увеличение суммы до $140,8 млрд. По секторам промышленности основными источниками роста спроса на чипы будут искусственный интеллект и машинное обучение, облачные вычисления и центры обработки данных, автомобильный сектор и Интернет вещей. Своё стимулирующие влияние окажет и геополитический фактор — пандемия обнажила уязвимость цепочек поставок к высокой степени концентрации производственных мощностей в Азии, поэтому прочие регионы теперь стараются развивать собственную полупроводниковую промышленность. Даже экологический фактор стимулирует рост спроса на новое оборудование для производства чипов, поскольку компании стараются соответствовать «зелёной повестке».

Источник изображения: SEMI

Значительная часть трёхлетних затрат производителей на закупку оборудования для производства чипов из 300-мм кремниевых пластин, а именно $230 млрд, придётся на сегмент контрактного производства. Переход на более прогрессивные технологии типа того же 3-нм техпроцесса потребует соответствующего обновления парка оборудования. Попутно будут внедряться новые материалы и компоненты, для выпуска и обработки которых также нужно новое оборудование. Исследовательские работы в сегменте передовой литографии тоже потребуют серьёзных инвестиций. Попутно будет расти потребность и в чипах, выпускаемых по зрелым техпроцессам, под эти нужды также будет закупаться оборудование.

В сегменте логических компонентов трёхлетние затраты на закупку оборудования для выпуска чипов достигнут $173 млрд, по прогнозам SEMI. Во многом это будет происходить благодаря бурному росту серверной инфраструктуры, необходимой для развития систем искусственного интеллекта. В этой сфере требуются чипы, выпущенные по передовым техпроцессам, поэтому затраты на покупку профильного оборудования достаточно велики. Одновременно будет развиваться инфраструктура сетей связи 5G, которой также нужны новые чипы. Конечные устройства также выигрывают от перехода на более современные техпроцессы, которые обеспечивают снижение энергопотребления.

Развитие систем ИИ невольно стимулирует и спрос на память, особенно если говорить об HBM. В этой сфере в ближайшие три года будет потрачено $120 млрд на оснащение предприятий новым оборудованием. Прогресс в развитии памяти типа 3D NAND позволяет оснащать смартфоны и центры обработки данных более вместительными хранилищами данных.

Наконец, в сфере производства силовой электроники инвестиции в оборудование в ближайшие три года достигнут $30 млрд, аналоговые и комбинированные чипы потребуют вложений в размере до $23 млрд. Не в последнюю очередь это будет происходить благодаря экспансии электромобилей и развитию альтернативной энергетики в целом. Кроме того, в производственном секторе востребованы решения для автоматизации.

В региональном срезе крупнейшим покупателем оборудования для производства чипов из 300-мм кремниевых пластин до 2027 года останется Китай, который потратит на эти нужды более $100 млрд. Только в этом году на эти цели будет потрачено $45 млрд, а в 2027 году их величина ограничится $31 млрд.

Концентрация производств памяти в Южной Корее вынудит эту страну потратить $81 млрд на соответствующие нужды. Крупнейшие контрактные производители чипов расположены на Тайване, и этот остров собирается за три года направить на закупку оборудования для выпуска чипов $75 млрд, хотя часть этих средств будет израсходована на поставку оборудования для зарубежных предприятий той же TSMC. Наконец, обе Америки ограничатся расходами в размере $63 млрд, причём с предсказуемым перекосом в пользу США. Япония, Европа, страны Ближнего Востока и Юго-Восточной Азии ограничатся более скромными суммами.

Компании IBM и Rapidus для конференции IEDM 2024 подготовили доклад, в котором сообщили о продвижении к массовому производству 2-нм чипов. Партнёры разработали метод выпуска как высокопроизводительных, так и малопотребляющих модификаций 2-нм чипов. Оба техпроцесса полностью управляемы и до конца десятилетия будут реализованы на практике в Японии на заводе компании Rapidus.

Источник изображения: IBM

Компания IBM начала разрабатывать транзисторы с круговым затвором (GAA, Gate-All-Around) на основе стопки транзисторных каналов из наностраниц более 10 лет назад совместно с компанией Samsung. Затем их пути разошлись. Компания Samsung начала самостоятельно развивать идею GAA-транзисторов, а компания IBM два года назад взяла в партнёры японскую компанию Rapidus, которую создали в качестве японского ответа TSMC. Партнёры стремятся к тому, что с 2027 года Rapidus станет центром мирового контрактного производства полупроводников. Такое вполне возможно, если с TSMC вдруг случится что-то непоправимое, а в Тихоокеанском регионе в ближайшие пять лет может произойти много изменений.

При переходе на выпуск 2-нм транзисторов все производители, включая IBM и Rapidus, отказались от «плавниковых» транзисторов FinFET. Каналы транзисторов вернули из вертикального положения в горизонтальное и представили их в виде нескольких уровней нанопроводов или наностраниц, расположенных друг над другом в рамках одного транзистора. Каналы получились в виде наноструктур, полностью окружённых затворами. Это позволило сохранить рабочие токи, хотя сами транзисторы стали ещё мельче.

Перед компаниями стояла задача массового производства маленьких транзисторов, так, чтобы отдельные компоненты не загрязнялись материалами, предназначенными для других. Компании IBM и Rapidus во многом справились с этой проблемой, а также показали возможность выпускать GAA-транзисторы с несколькими пороговыми напряжениями в каналах: с высокими для малопотребляющей электроники и с низкими для высокопроизводительной.

На конференции IEDM 2024 IBM и Rapidus представили технологию выборочного уменьшения слоя (selective layer reductions) — пространства между полупроводниковыми каналами n-типа и p-типа. В зависимости от толщины этого пространства пороговое напряжение будет изменяться от большего к меньшему. Толщина задаётся на этапе производства транзисторов и определяет, каким будет чип — производительным или энергоэффективным. Партнёры представили два варианта техпроцесса: SLR1 и SLR2. Техпроцесс SLR1 обеспечивает высокое значение порогового напряжения, а SLR2 — низкое.

Также компании IBM и Rapidus смогли значительно снизить загрязнение изолирующей подложки под транзисторами ионами в процессе плазменной обработки чипов в процессе производства — травления.

Кадзуюки Томида (Kazuyuki Tomida), генеральный менеджер Rapidus US, также отметил: «Технология Multi-Vt [мультипороговых напряжений] является важнейшим компонентом нашей архитектуры наностраниц. Совместная публикация этого исследовательского документа с IBM Research на конференции IEDM представляет собой важную веху для Rapidus. Это достижение укрепляет нашу уверенность в реализации нашей цели — производстве на Хоккайдо на нашем передовом полупроводниковом заводе IIM».

Тайваньский контрактный производитель чипов TSMC уже отчитался об итогах ноября в денежных показателях. Выручка компании увеличилась год к году на 34 % до $8,5 млрд, хотя последовательно она снизилась на 12,2 %. Всего с начала года TSMC смогла увеличить выручку на 31,8 % до $80,6 млрд.

Источник изображения: TSMC

Как отмечает Bloomberg, два первых месяца четвёртого квартала в совокупности позволили TSMC увеличить выручку на 31,4 %, а всего по итогам трёхмесячного периода она может увеличиться на 36,3 %, если опираться на прогнозы аналитиков. Акции TSMC с начала этого года выросли в цене примерно на 80 %, поскольку инвесторы признали в компании одного из бенефициаров так называемого бума систем искусственного интеллекта. Компания выпускает компоненты для ускорителей вычислений той же Nvidia, которая стремительно наращивает выручку и прибыль благодаря такой конъюнктуре спроса.

Впрочем, на контрактном рынке доля TSMC оценивается специалистами TrendForce примерно в 65 %, поэтому доминированию компании в этом сегменте пока ничего не угрожает. Попытки Intel и Samsung к концу десятилетия войти в двойку крупнейших контрактных производителей чипов в мире пока не достигают цели, поскольку первая сейчас находится в сложной фазе реструктуризации бизнеса и недавно лишилась генерального директора, а вторая сокращает выручку от оказания профильных услуг даже при сохранении общей благоприятной конъюнктуры рынка.

Локализация полупроводниковой отрасли в Китае стремительно набирает обороты, превращаясь в одну из важнейших стратегических целей страны. За первые шесть месяцев 2024 года Китай потратил рекордные $25 млрд на закупку оборудования для производства микросхем, превысив суммарные расходы Тайваня, Южной Кореи и США. Эти инвестиции подчёркивают стремление Китая ускорить обретение технологической независимости, что особенно актуально на фоне обострения санкций США.

Источник изображения: Laura Ockel / Unsplash

На сегодняшний день китайские компании обеспечивают производство микросхем практически на всех этапах технологической цепочки, за исключением литографического оборудования, где у Китая пока сохраняется зависимость от западных технологий. В то же время китайские производители активно развивают сегмент памяти DRAM, сосредотачивая усилия на выпуске DDR4 и LPDDR4. Растущий спрос на память, обусловленный развитием ИИ, предоставляет уникальные возможности для китайских компаний конкурировать с международными лидерами, которые уже работают над технологиями нового поколения, такими как DDR5 и HBM. Переход к новым стандартам становится ключевым приоритетом для Китая в ближайшие годы.

Китай добился значительного прогресса в производстве современных микросхем их карбида кремния (SiC), который стал основой для новых технологий. За последние два года более 100 китайских компаний вошли в этот сектор, а 50 новых проектов, по данным ресурса DRAMeXchange, ожидают завершения в 2024 году. Уже построены две производственные линии для обработки 200-мм SiC-пластин: первая, созданная компанией UNT, располагается в Шаосине, а вторая принадлежит компании Silan Microelectronics. Последний проект, запущенный 18 июня, привлёк инвестиции в размере 12 млрд юаней и стал первой в стране линией по производству чипов на основе 200-мм SiC-пластин для силовой электроники.

Уровень локализации производства полупроводникового оборудования в Китае, доля внутреннего производства и ключевые производители в различных технологических сегментах. Источник изображения: TrendForce

Китайские фабрики продолжают занимать лидирующие позиции в производстве чипов по зрелым техпроцессам. Согласно отчёту TrendForce, к 2025 году их доля в общем объёме мощностей десяти крупнейших мировых производителей достигнет более 25 %. Основной прирост мощности придётся на узлы 28/22 нм, а общий рост мощностей в сегменте составит 6 %. Тем не менее, усиление конкуренции на этом рынке может привести к снижению цен. Помимо этого, китайские предприятия совершенствуют специализированные технологии, такие как HV-платформы, где массовое производство 28-нм решений намечено было на 2024 год.

Развитие продвинутых технологий упаковки, таких как 2.5D, 3D, WL-CSP, CoWoS и SiP, открывает перед китайской индустрией микросхем новые горизонты. Компании JCET, Tongfu Microelectronics и HT-Tech активно инвестируют в эти направления. Особое внимание уделяется FOPLP-технологиям, где HT-Tech, ECHINT, MIIC и SiPTORY демонстрируют значительный прогресс. Одновременно китайские производители работают над внедрением технологий чиплетной и 2.5D-упаковки, которые позволяют удовлетворить растущий спрос на высокопроизводительные чипы для ИИ.

Китайская индустрия ИИ также развивается впечатляющими темпами. Согласно данным за 2022 год, на долю Китая пришлось 61,1 % всех зарегистрированных патентов в этой области. Среди крупнейших игроков рынка можно выделить Infinigence AI, Alibaba Cloud, Baidu, Vastai Technologies и BIRENTECH. Однако отрасль сталкивается с серьёзными вызовами: нехватка вычислительных мощностей, отставание в разработке высокопроизводительных графических процессоров (GPU) и трудности в создании передовых ИИ-моделей остаются главными препятствиями на пути к технологическому лидерству. Успешное преодоление этих вызовов не только укрепит позиции Китая в глобальной индустрии, но и определит новые ориентиры для развития мировой полупроводниковой отрасли.

В середине прошлой недели корейское издание The Chosun Daily мимоходом заявило, что уровень выхода годных чипов по техпроцессу Intel 18A якобы не превышает 10 %, и это отпугивает от технологии потенциальных клиентов. Более популярный ресурс WCCFTech раздул эту тему до величины, которая уже не смогла оставить равнодушным бывшего главу Intel, и ему пришлось опровергать слухи.

Источник изображения: Intel

Собственно говоря, против таких оценок ситуации на прошлой неделе успели выступить многие отраслевые эксперты, включая и известного Патрика Мурхэда (Patrick Moorehead). Комментарий последнего, заклеймивший слухи южнокорейского происхождения «фейковыми новостями», обратил внимание внезапно освободившегося с должности бывшего генерального директора Intel Патрика Гелсингера (Patrick Gelsinger). Он поблагодарил тёзку за стремление защищать истину и добавил, что «очень гордится теми невероятными результатами работы и прогрессом, которые демонстрируют разработчики технологии Intel 18A».

Заметим, что на всех недавних мероприятиях с участием представителей Intel они не устали повторять, что в серийное производство собственные изделия компании, выпускаемые по технологии Intel 18A, будут запущены в следующем году, а работоспособными образцами отдельных процессоров типа Panther Lake компания уже располагает. Если бы положение дел с уровнем выхода годной продукции было бы столь плачевным, Intel не смогла бы подготовиться к началу их массового производства в 2025 году.

В среде отраслевых экспертов разгорелась дискуссия о том, что уровень выхода годных изделий нередко либо путают с плотностью дефектов на кремниевой пластине, либо не увязывают эти два показателя. Последняя тенденция, как стало понятно из комментариев Патрика Гелсингера на страницах социальной сети X, огорчает его особенно сильно. Он пояснил, что говорить о выходе годной продукции в процентном выражении неприемлемо: «Крупный кристалл будет давать меньший уровень выхода годной продукции, более мелкий — высокий». Некорректно, по словам бывшего главы Intel, говорить о выходе годной продукции без привязки к площади кристалла изготавливаемых изделий. Звучит логично: шанс «напортачить» на большой площади куда выше, чем на маленькой.

Тайваньские СМИ на этом фоне сообщают о приличных показателях качества первой продукции, выпускаемой TSMC по 2-нм технологии. По их данным, уровень выхода годной продукции на этом направлении превышает 60 %, и это предсказуемо радует представителей TSMC. Подобные сообщения и сподвигли бывшего главу Intel вступиться за родную компанию в ситуации нагнетания слухов о проблемах с освоением техпроцесса Intel 18A.

Тайваньская TSMC неспроста начинает использовать новые техпроцессы с производства компактных мобильных чипов, поскольку при равной плотности дефектов они дают меньший процент брака. Intel же сосредоточена на выпуске более крупных кристаллов, и у неё процент брака может быть выше при прочих равных условиях. Впрочем, реальные показатели качества за всеми этими дискуссиями остаются нераскрытыми, и у Intel в непростое для компании время нет особой мотивации их открыто обсуждать.

В соответствии с намеченным графиком японская компания Kioxia определила параметры первичного размещения акций на Токийской фондовой бирже по цене 1455 иен за штуку, что позволяет оценить её капитализацию в эквивалент суммы $5,2 млрд. С учётом дополнительно распределённых акций, компании удастся в ходе указанных мероприятий привлечь $800 млн.

Источник изображения: Kioxia

Цена размещения попала в середину того диапазона, на который Kioxia рассчитывала изначально. Крупнейшие держатели акций Kioxia в лице Bain Capital и Toshiba смогут их реализовать в ходе IPO, а сама Kioxia также выпустит новые акции на сумму $206 млн. Напомним, что в октябре Bain Capital, которая владеет основной частью акций Kioxia с 2018 года, решила отложить IPO компании, поскольку рассчитывала оценить её текущую капитализацию в два раза выше. Впрочем, отсрочка выхода на биржу до декабря особой выгоды с этой точки зрения всё равно не принесла. Самая первая попытка вывести Kioxia на IPO предпринималась ещё четыре года назад.

Бизнес по выпуску флеш-памяти, ранее принадлежавший Toshiba, был выкуплен в 2018 году консорциумом инвесторов во главе с Bain Capital за $13,3 млрд в нынешнем масштабе цен. По факту, нынешнее размещение акций Kioxia не покроет затрат инвесторов, и они просто зафиксируют убытки. Технически акции Kioxia должны выйти на Токийскую фондовую биржу 18 декабря этого года.

Имеющиеся санкции США и союзников не очень ограничивают доступ китайских компаний к оборудованию для производства чипов по зрелым техпроцессам, поэтому местная полупроводниковая промышленность не только стремительно наращивает мощности, но и начинает давить на зарубежных конкурентов своей агрессивной ценовой политикой.

Источник изображения: Hua Hong Semiconductor

Как сообщает Economic Daily News, китайские контрактные производители чипов в лице SMIC, HuaHong и Nexchip сейчас предлагают скидки на кремниевые пластины типоразмера 300 мм со своей продукцией в размере до 40 % от уровня тайваньских конкурентов. В сегменте кремниевых пластин типоразмера 200 мм скидки достигают 20 или 30 %. Больше всего скидки заметны в сегменте услуг по производству 40-нм и 45-нм чипов.

С одной стороны, это вызвало приток заказов со стороны тайваньских разработчиков чипов в Китай. С другой стороны, это вынуждает тайваньских производителей чипов снижать цены на свои услуги, чтобы удержать клиентов. Степень загрузки производственных линий на Тайване по определённому ассортименту зрелых техпроцессов упала до 70 %. Как считают аналитики, ситуация с ценами не стабилизируется ранее второй половины 2025 года.

Примечательно, что лидеры китайского рынка в следующем году продолжат вводить в строй новые контрактные производственные мощности. Десять крупнейших производителей чипов по зрелым технологиям в следующем году в совокупности увеличат свои объёмы выпуска продукции на 6 %. По крайней мере, в планах SMIC, HuaHong и Nexchip значится строительство новых предприятий в Китае в 2025 году. Перечисленные компании занимают третье, шестое и десятое места в рейтинге крупнейших контрактных производителей чипов мира соответственно. Помимо TSMC, которая доминирует на рынке, только эти три компании смогли увеличить свою выручку последовательно в третьем квартале более чем на 10 %.

Стало известно о готовящемся докладе инженеров компании Samsung на конференции IEEE International Solid-State Circuits Conference 2025. Это произойдёт 19 февраля. Специалисты расскажут о будущей 400-слойной памяти 3D NAND, которой пока нет ни у одного производителя в мире.

Источник изображения: blocksandfiles.com

Согласно данным о документе, у будущей памяти Samsung число рабочих слоёв будет более 400. Кристаллы с отдельными наборами слоёв будут стыковаться друг с другом в процессе производства (технология WF-Bonding или подложка к подложке), что позволяет упростить выпуск многослойных микросхем памяти.

Сегодня память с наибольшим количеством слоёв производят массово или в виде образцов компании SK Hynix (321 слой), Samsung (286), Micron (276), Western Digital и Kioxia (218) и SK Hynix Solidigm (192). При этом Western Digital, Kioxia и YMTC разрабатывают 300-слойную память, которую представят в наступающем году. Основная борьба за первенство разгорелась между SK Hynix и Samsung, которые готовы штурмовать рубежи памяти с 400 слоями и более.

Ожидаемый к представлению 400-слойный чип Samsung будет объёмом 1 Тбит с плотностью 28 Гбит/мм². В каждую ячейку будут записываться по три бита данных. Заявленная скорость обмена по каждому контакту будет достигать 5,6 Гбит/с, что на 75 % больше, если сравнивать с актуальными чипами памяти Samsung 9-го поколения (400-слойная память будет относиться к 10-му поколению V-NAND Samsung). Очевидно, что такая память подойдёт как для изготовления SSD с шиной PCIe 5.0, так и PCIe 6.0.

Более плотная память Samsung может подтолкнуть производителей к выпуску SSD объёмом 256 Тбайт и даже 512 Тбайт. Возможно это будет через год или через два. Подождём февральского доклада и более чётких позиций руководства Samsung в отношении производства новой памяти.

Отсутствие признаков серьёзного улучшения макроэкономической ситуации в третьем квартале, по данным TrendForce, не помешало выручке десяти крупнейших контрактных производителей чипов в мире по итогам периода продемонстрировать рост выручки до рекордных $34,87 млрд. Кроме того, степень загрузки производственных мощностей тоже выросла. Но не у Samsung — у корейского производителя кризис, похоже, лишь усиливается.

Источник изображения: Intel

Во-первых, как поясняет источник, этому способствовал выход новых моделей смартфонов и ноутбуков во втором полугодии. Во-вторых, спрос на компоненты для систем искусственного интеллекта продолжает оставаться высоким, а основная их часть производится именно контрактными компаниями. Последовательно рост выручки десяти крупнейших игроков, которые сообща контролируют 96 % рынка, выросла на 9,1 % до $34,87 млрд. Высокий спрос на 3-нм изделия, по словам представителей TrendForce, позволил обновить рекорд выручки, установленный в период пандемии. В текущем квартале темпы роста выручки десяти крупнейших контрактных производителей чипов замедлятся, но спрос на передовые техпроцесс продолжит двигать выручку крупнейших участников рынка вверх.

По крайней мере, в сегментах ПК, смартфонов спрос на техпроцессы с 5-нм по 3-нм включительно будет высоким до конца текущего года. В сегменте услуг по упаковке чипов по методу CoWoS сохранится дефицит предложения. В сфере зрелой литографии на спрос будут негативно влиять сезонные явления и сформированные ранее складские запасы продукции. Этот тезис справедлив для литографических норм от 28 нм и выше, но он будет частично нивелирован стремлением китайских производителей смартфонов запастись необходимыми компонентами. Соответственно, в сфере зрелой литографии степень загрузки оборудования в четвёртом квартале либо останется на прежнем уровне, либо даже последовательно вырастет.

Источник изображения: TrendForce

Лидирующей на рынке TSMC в третьем квартале удалось увеличить выручку последовательно на 13 % до $23,53 млрд и укрепить рыночные позиции с прошлогодних 62,3 до 64,9 %. Samsung хоть и сохраняет второе место, сталкивается с проблемами при поиске новых клиентов на передовые техпроцессы, а в сегменте зрелой литографии выручку подрывают китайские конкуренты, провоцируя ценовое соперничество с ними. Samsung по итогам третьего квартала последовательно сократила выручку на 12,4 % до $3,36 млрд и уменьшила свою долю рынка до 9,3 %.

Китайская SMIC занимает достойное третье место, но рост её выручки на 14,2 % до $2,2 млрд в последовательном сравнении не был обусловлен пропорциональным ростом объёмов обрабатываемых кремниевых пластин. В любом случае, SMIC контролирует 6 % мирового рынка услуг по контрактному производству чипов. Тайваньская UMC довольствуется четвёртым местом и 5,2 %, но она в третьем квартале не только нарастила объёмы выпуска продукции, но и повысила степень загрузки конвейера. Это привело к последовательному росту выручки на 6,7 % до $1,87 млрд.

GlobalFoundries занимает пятое место с 4,8 % рынка, её выручка последовательно увеличилась на 6,6 % до $1,74 млрд благодаря росту спроса на компоненты для смартфонов и ПК, которые она выпускает для своих клиентов. Кстати, на шестом месте расположилась китайская HuaHong Group, которая контролирует лишь 2,2 % мирового рынка, но свою выручку последовательно увеличила на 12,8 % до $799 млн. Израильская Tower Semiconductor, избежавшая поглощения компанией Intel, занимает седьмое место и 1 % рынка, её выручка последовательно выросла на 5,6 % до $371 млн.

Тайваньская VIS (Vanguard) довольствуется тем же 1 % рынка, а тайваньская PSMC и китайская Nexchip замыкают десятку с долями рынка не более 0,9 % у каждой. Таким образом, в десятке крупнейших контрактных производителей чипов мира есть уже три китайские компании.

На вчерашней технологической конференции UBS исполняющий обязанности главы Intel Дэвид Зинснер (David Zinsner) заявил, что компания собирается придерживаться намеченного курса развития, подразумевающего как выпуск процессоров, так и оказание услуг по контрактному производству чипов. Между тем, некоторые эксперты заявляют, что процессорному гиганту будет проще выжить без проблемного производственного бизнеса. Но это создаёт угрозу для всей полупроводниковой промышленности США.

Источник изображений: Intel

По крайней мере, представитель Creative Strategies Бен Баджарин (Ben Bajarin) со страниц издания Financial Times заявляет, что если ориентироваться исключительно на «бумажные показатели», лишённая своих производственных мощностей Intel демонстрировала бы куда более высокую норму прибыли, а её продукты выглядели бы лучше. Эксперты Citi подкрепили эту точку зрения заявлением о том, что отказ от самостоятельного производства чипов «наилучшим образом соответствовал бы интересам акционеров Intel». При этом они считают, что компанию должен возглавить человек, который имеет опыт работы в ней.

Ключевым моментом плана Гелсингера по перестройке Intel было согласие принять от властей США субсидии в размере около $8 млрд в рамках «Закона о чипах». Эта сделка, которая была завершена только на прошлой неделе, сделала Intel главным достижением администрации Байдена по снижению зависимости США от азиатских производителей чипов. Так что так просто отказаться от полупроводникового производства Intel вряд ли сможет: власти будут активно сопротивляться этому.

В то же время, оставлять всё как есть тоже не выйдет. В прошлом году производственное подразделение Intel понесло $7 млрд убытков. Вернуть его к прибыльности будет очень сложно, на это могут потребоваться десятки миллиардов долларов инвестиций. Проблемы компании копились годами, она не смогла закрепиться на рынке смартфонов с каким-либо из своих решений и пропустила рассвет эпохи систем искусственного интеллекта. Хуже всего для производственной деятельности Intel, разумеется, была потеря технологического лидерства в борьбе с TSMC. После отставки генерального директора Патрика Гелсингера (Patrick Gelsinger), курс акций Intel продолжает снижаться уже третью торговую сессию подряд. Всего с начала года акции Intel упали более чем на 58 %, а её капитализация сейчас не превышает $100 млрд.

История полупроводниковой промышленности знает удачный пример отказа от производственных мощностей, в 2008 году таким путём решила пойти AMD. Сейчас её бывшие предприятия в Дрездене принадлежат GlobalFoundries, и эта компания до сих пор снабжает её некоторым ассортиментом продукции, но самые сложные и современные чипы для AMD изготавливает тайваньская компания TSMC. Если Intel сейчас решится поручить последней производство основной части своей продукции, которая должна выйти на рынок до 2026 года, то у неё остаётся очень мало времени на принятие решения. Впрочем, временно возглавляющий Intel финансовый директор Дэвид Зинснер пока полон оптимизма в связи с предстоящим переходом компании на выпуск продукции по технологии Intel 18A. В следующем году изделия марки начнут возвращаться на конвейер Intel, поскольку сейчас кристаллы процессоров Lunar Lake и Arrow Lake поручено выпускать именно TSMC.

В таких непростых условиях получение субсидий от властей США по «Закону о чипах» в сумме около $7,9 млрд становится для Intel большой проблемой, поскольку их надлежит направить именно на развитие собственных производственных площадок на территории США. Если Intel вообще отречётся от своего производственного подразделения, это может поставить крест на реализации инициатив по развитию всей американской полупроводниковой отрасли. Всё же Intel — единственная надежда правительства США на возрождение американской полупроводниковой отрасли, ведь это единственная американская компания, способная производить передовые чипы.

Можно попытаться найти покупателя, но кто согласится купить проблемный актив, а в дополнение обременять себя обязательствами перед властями США? К тому же, последние явно будут очень тщательно проверять покупателя, и лишь бы кому производство не отдадут. Потенциальный новый владелец должен не только иметь возможность их купить, но и чётко представлять, что с ними делать дальше. TSMC и Samsung на роль полупроводникового бизнеса Intel покупателей не подойдут по причине своего происхождения, поскольку первая прописана на Тайване, а вторая в Южной Корее. Институциональные инвесторы типа японской SoftBank или ближневосточных инвестиционных фондов тоже являются не столь однозначными кандидатами.

Для Intel также проблема с продажей производства заключается в том, что она станет зависима от TSMC, а та может попросту не справиться с резким ростом заказов со стороны Intel, ведь и так завалена заказами от Nvidia, AMD, Apple и других, и тогда на всём рынке возникнет дефицит чипов. По мнению представителей Futurum Group, следующие пару недель для выбора дальнейшей стратегии развития будут иметь для Intel решающее значение.