Недавно крупнейший полупроводниковый производитель TSMC в числе первых в своей отрасли подвёл итоги работы в четвёртом квартале календарного 2018 года и сделал прогноз по выручке на первый квартал 2019 года. Компания огорошила общественность сообщением об ожидании сильнейшего за 10 лет снижения выручки.

Почти одновременно TSMC сообщила о своём намерении пересмотреть условия поставок продукции поставщиками кремниевых пластин в сторону уменьшения цены. Это вызвано желанием компании сократить производственные издержки на печать полупроводниковых кристаллов.

Сразу вслед за этим заявлением на местной фондовой бирже поползли вниз акции тайваньских компаний, занимающихся производством тех самых кремниевых пластин. Речь идёт о таких именах, как GlobalWafers, Formosa Sumco Technology (FST) и Wafer Works.

Стоит отметить, что TSMC объясняет плохие прогнозы на первый квартал преимущественно неблагоприятными макроэкономическими условиями и относительно слабым спросом на смартфоны. Кстати, вряд ли на первой четверти текущего года проблемы закончатся: компания также выразила пессимизм по поводу роста рынка полупроводникового производства в целом в 2019 году.

На вопрос о том, какая из компаний первой получит шанс воспользоваться преимуществами 7-нм техпроцесса TSMC, в котором будет применять литография в жёстком ультрафиолете, кажется, есть окончательный ответ. И, несмотря на все ожидания, первопроходцем в данном случае окажутся не традиционные американские гиганты Qualcomm или Apple. Как сообщается, первыми 7-нм EUV-продуктами TSMC станут чипы китайской Huawei. Причём, они имеют шанс появиться даже раньше произведённых по аналогичной технологии изделий Samsung, став, таким образом, первыми в мире полупроводниковыми устройствами подобного класса.

В заметке, которую опубликовал со ссылкой на китайский Commercial Times сайт Digitimes говорится, что Huawei через своё дочернее предприятие HiSilicon станет первым заказчиком TSMC на выпуск продукции по техпроцессам N7 Plus и N5.

Тот факт, что Huawei удалось опередить Qualcomm и Apple в деле освоения передовых технологий — достаточно показательный момент. Китайская компания за последнюю пару лет добилась больших успехов и вошла в число лидеров как в части дизайна, так и в сфере производства передовых полупроводниковых изделий.  Несмотря на то, что США пытаются сдерживать экспансию Huawei на мировой рынок, компания планомерно увеличивает свою долю и вполне уже может считаться одним из «столпов» полупроводниковой индустрии. В качестве яркого примера успехов Huawei можно привести 7-нм систему-на-чипе Kirin 980, которая нашла применение во флагманских смартфонах компании. По всеобщему признанию, чип Kirin 980 оказался весьма удачным продуктом, предлагающим производительность и энергоэффективность как минимум не хуже, чем у конкурирующих изделий.

Преимущества процесса TSMC N7 Plus (7 нм EUV) над применяемой сейчас для выпуска Kirin 980 технологией N7 (первое поколение 7 нм) не столь значительны. Ожидается примерно 10-процентное снижение энергопотребления устройств при 17-процентном увеличении плотности размещения транзисторов без какого-либо влияния на их производительность. Зато в следующем процессе, N5 (5 нм EUV), производитель обещает 20-процентное улучшение энергоэффективности, 15-процентный рост производительности и 45-процентное повышение плотности по сравнению с N7.

Серийное производство чипов по технологии N7 Plus должно начаться в первом квартале следующего года, полномасштабное же внедрение N5 запланировано на 2020 год.

Как сообщают тайваньские источники, на этой неделе Национальное агентство Тайваня по контролю за окружающей средой (EIA) выдало оценку проекту компании TSMC по строительству завода для выпуска полупроводников с технологическими нормами 3 нм. Вопрос согласования требований к водным и энергетическим ресурсам нового завода с возможностями в районе предполагаемого строительства стоит не просто остро, а предельно остро. Хотя вода и энергия на Тайване подаются с превышением потребностей промышленности и населения, это не означает, что того и другого в избытке. Вновь построенный завод способен исчерпать ресурсы и вызвать коллапс в регионе.

На заводе TSMC

Для строительства 3-нм полупроводникового завода TSMC выбран один из южных технологических парков страны — Nanke Park. Компания планирует начать строительство во второй половине 2020 года, начать установку промышленного оборудования в 2021 году и в 2022 году приступить к серийному выпуску 3-нм продукции. Компания Samsung, напомним, обещает начать массовый выпуск 3-нм чипов едва ли не в 2020 году.

Согласно постановлению агентства EIA, обязательным условием для строительства 3-нм завода TSMC станет использование 20 % электроэнергии из возобновляемых источников и повторного использования воды в объеме не менее 50 % от суточной необходимости. Общая суточная потребность завода оценивается в 75 000 тонн. Суточная потребность региона, где будет строиться завод, составит 880 000 тонн. В регион поставляется 930 000 тонн воды, что превышает потребности, но несильно. Поэтому с учётом развития региона (промышленности и населения) однозначно придётся наращивать этот ресурс.

То же самое с электроэнергией. Один только сканер диапазона EUV потребляет в сутки до 30 000 кВт∙ч, а таких будет не один или два, а от 10 до 20 установок. Кстати, эффективность современных сканеров с мощностью излучения 250 Вт составляет всего 0,02 %. Неэкономно, но других вариантов нет. Общей оценки по потреблению электроэнергии 3-нм завода TSMC нет, но все мощности TSMC, например, по итогам 2016 года потребили 8,85 млрд кВт·ч. Это без малого 1 % от выработанной электроэнергии в России в 2016 году. Масштаб потребления должен впечатлить.

В заключение добавим, что на строительство 3-нм завода компания TSMC планирует потратить около 600 млрд новых тайваньских долларов, что эквивалентно $19,45 млрд.

Будучи ведущей полупроводниковой кузницей мира, TSMC предстоит проделать большую работу, если она надеется остаться на этой позиции. На рынке только начали появляться первые 7-нм чипы, но компании некогда почивать на лаврах, и она, как сообщает ресурс GizChina, уже вышла на продвинутые стадии разработки 5-нм норм. Отладка следующего техпроцесса 7-нм EUV, по сути, завершилась, а первая тестовая 5-нм печать кристаллов начнётся в апреле 2019 года.

Конечно, полупроводниковый процесс — это высокоточная технология, которая требует большой работы. Развитие новых норм зависит далеко не от одной TSMC: оно также опирается на поставки оборудования и технологий производственной цепочки. Например, литографический аппарат выпускается датской ASML. Вдобавок на новой производственной линии TSMC будет использоваться ​​установка 5-нм плазменного травления от Shenzhen Zhongwei Semiconductor, которая была разработана независимо и недавно прошла проверку TSMC.

Именно машина плазменного травления является ключевым устройством в производстве чипов. Точность обработки линий и отверстий составляет от нескольких тысячных до десятитысячных долей диаметра человеческого волоса. Требования к точности, разумеется, крайне высоки. Например, 16-нм чип имеет более 60 слоёв микроструктур и требует более 1000 технологических переходов.

В течение долгого времени передовые установки плазменного травления были монополизированы несколькими ведущими компаниями и, например, в Китае были недоступны. Появление продвинутой машины от Shenzhen Zhongwei Semiconductor в распоряжении TSMC, безусловно, не означает, что эта полупроводниковая кузница сможет заняться выпуском коммерческих 5-нм чипов в 2019 году. Отладка техпроцесса — дело далеко не быстрое, и даже ограниченные тиражи таких кристаллов не стоит ждать ранее 2020 года.

Ситуация с планами компании TSMC построить на Тайване новый завод с прицелом на обработку 200-мм, а не массовых 300-мм пластин начинает понемногу проясняться. Напомним, на прошлой неделе руководство TSMC объявило о планах построить новый завод. Вопреки правилу строить только передовые заводы, тайваньский контрактник выразил намерение построить завод для установки оборудования предыдущего поколения — для обработки 200-мм пластин. Это означает, что TSMC собирается обслуживать клиентов, которым не нужны значительные объёмы чипов сравнительно большой площади, типа GPU, CPU и FPGA.

Местные источники сообщают, что новый завод будет обслуживать заказчиков TSMC преимущественно с Тайваня. Это будут разработчики аналоговых чипов, драйверов для дисплеев LCD, силовых чипов MOSFET, датчиков и микроконтроллеров. В целом будущее предприятие будет обслуживать производителей автомобильной электроники, вещей с подключением к Интернету и электроники для промышленной автоматики. Подобным клиентам нужны небольшие по площади полупроводниковые решения, для чего достаточно 200-мм пластин.

Пример 200-мм пластины

Очевидно, что TSMC собирается развиваться также за счёт привлечения небольших клиентов (компаний). Это новый звоночек мировой полупроводниковой отрасли. Интенсификация борьбы за мелочь означает приближение непростых времён для отрасли. До недавнего времени TSMC скидывала излишки заказов для выпуска чипов на 200-мм пластинах своему временному производственному партнёру на Тайване компании Vanguard International Semiconductor (VIS). Во втором квартале 2019 года TSMC планирует разорвать договор о сотрудничестве с Vanguard, а после 2020 года размещать излишки заказов на запланированной к строительству новой фабрике.

На заводе Fab 3 компании TSMC

Можно задать вопрос, почему компания не размещает мелочёвку на 300-мм пластинах? Ответ простой. Комплект фотомасок для 200-мм пластин стоит до нескольких сотен тысяч долларов США, тогда как комплект фотомасок для 300-мм пластин обходится в несколько миллионов долларов США. Для выпуска небольших чипов себестоимость производства на 300-мм пластинах оказывается слишком высокой, даже несмотря на то, что 300-мм пластина в два раза больше по площади, чем 200-мм. Также при порезке на небольшие кристаллы с 300-мм пластины получается существенно больше отходов, чем при порезке 200-мм пластины. Экономика должна быть экономной.

На днях TSMC провела такое ежегодное мероприятие, как форум поставщиков компании — материалов, оборудования, технологий и прочего. По результатам года среди представителей из свыше 700 компаний со всего мира были выбраны и премированы девять наилучших. Но сейчас речь не об этом, хотя масштабы зависимости контрактного производителя от поставщиков впечатляют безо всяких оговорок. На форуме генеральный директор TSMC Си Си Вэй (CC Wei) сделал интересное объявление. Так, на юге Тайваня вблизи города Тайнань компания будет строить новый завод для обработки кремниевых пластин. Необычное в данном случае то, что это будет завод по обработке 200-мм подложек, а не ставших массовыми 300-мм пластин.

Генеральный директор TSMC Си Си Вэй (фото Digitimes)

Последней раз компания строила фабрику для обработки 200-мм подложек примерно 15 лет назад. Основная разница между 200-мм и 300-мм пластинами в том, что на пластинах большего диаметра получается в два раза больше чипов, чем на пластинах меньшего диаметра. В два раза! Это серьёзный фактор, влияющий на себестоимость микросхем. Почему TSMC пошла на этот шаг, пока остаётся только догадываться. Шеф компании утверждает, что это потребовалось для удовлетворения растущего спроса со стороны клиентов. Также нет ясности с техпроцессами, которые будут внедрены на новом предприятии. Коротко сообщается, что это будет специализированный техпроцесс, что бы это ни значило.

В то же время напомним, научный парк вблизи Тайнаня выбран местом строительства будущего завода TSMC для внедрения 3-нм техпроцесса. Предприятие должно быть построено к 2022 году с инвестициями в районе $20 млрд. Это огромные деньги, как и потребуются значительные ресурсы в виде воды и электроэнергии для обеспечения производственной деятельности предприятия. Поэтому может так статься, что компания решила изменить планы по вводу в строй 3-нм техпроцессов. Например, построив для этого менее масштабный завод с прицелом на обработку 200-мм пластин. Если это так, то это очередной звоночек полупроводниковой отрасли — на горизонте маячит замедление со всеми вытекающими неприятностями.

Накануне издание Commercial Times сообщило, что в следующем полугодии часть передовых полупроводниковых линий тайваньской компании TSMC могут оказаться загруженными не полностью. Некий осведомлённый источник из среды промышленников якобы сообщил, что компании Apple, HiSilicon и Qualcomm опасаются заказывать TSMC чрезмерные объёмы 7-нм мобильных процессоров. В сумме в первые шесть месяцев 2019 года объём простаивающих 7-нм линий может достигать 20 %, что довольно много.

Компания TSMC не стала комментировать эти заявления. Очередная встреча с инвесторами TSMC запланирована на середину января. Пока же руководство этого тайваньского контрактного производителя полупроводников придерживается старых прогнозов — добиться в 2019 году от 7-нм техпроцесса выручки не менее 20 % от совокупной за год. По итогам 2018 года доля выручки от 7-нм линий составит около 10 %. Правда, в отдельности за четвёртый квартал 2018 года доля выручки от 7-нм техпроцесса уже приблизилась к 20 % от общего дохода за квартал. Но если в первом полугодии лидеры рынка мобильных процессоров в лице упомянутых выше компаний снизят объёмы заказов, то TSMC рискует не удержаться в обозначенных рамках.

Рынок SoC для смартфонов действительно развивается со слабеющей динамикой. Она положительная, но не такая крутая, как раньше. Слух о возможном простое самых востребованных для флагманских SoC линий вполне вписывается в данную тенденцию. Другое дело, что этой продукцией дело не ограничивается. Компания TSMC обслуживает 7-нм заказы разработчиков ASIC для майнеров, а также выпускает процессоры и GPU компании AMD. Впрочем, падение котировок криптовалют уже не позволяет TSMC рассчитывать на значительные доходы от данного сектора.

Возможно, значительная загрузка 7-нм линий TSMC с возможностью расширения произойдёт только во второй половине 2019 года. По словам TSMC, на конец следующего года она ожидает увидеть от клиентов около 100 проектов чипов для выпуска с использованием 7-нм техпроцесса. Это будет в два раза больше, чем на конец текущего года. Иными словами, во втором полугодии 2019 года может образоваться дефицит 7-нм линий TSMC, что, в общем-то, тоже плохо. Ведь именно в этот период обещают выйти 7-нм настольные GPU и CPU компании AMD.

Как сообщает ресурс Digitimes, ссылаясь на Центральное информационное агентство Тайваня (CNY), крупнейшая контрактная полупроводниковая кузница TSMC отчитается в первом квартале 2019 года о спаде доходов на 14–16 % по сравнению с последней четвертью текущего года. Утверждается, что обусловлено это будет преимущественно коррекций запасов со стороны производителей GPU, а также заметным сокращением по сравнению с ранее запланированным объёмом заказов на чипы для семейства Apple iPhone 2018 года.

При этом, как ожидается, доходы TSMC в последнем квартале 2018 года будут соответствовать озвученным ранее внутренним прогнозам компании в размере $9,35–9,45 млрд. Если значения действительно будут достигнуты, то речь пойдёт о росте 10–11 % по сравнению с третьим кварталом и установке нового рекорда финансовой деятельности.

Любопытно, что китаеязычное издание Commercial Times, ссылаясь на аналитические выкладки компаний вроде Morgan Stanley, сообщает, что последовательное падение доходов TSMC в первой четверти 2019 будет ещё больше — 16 %. В качестве причин называется дальнейшее уменьшение спроса на iPhone и другие смартфоны и проблемы криптовалютного рынка, которые вызывают сокращение заказов на печать специализированных чипов для цифровых старателей.

В последнее время акции Apple быстро теряют в цене. Эта паника на Уолл-стрит обусловлена и плохими продажами новых смартфонов (в особенности «удешевлённого» iPhone XR), и сокращением заказов на производство iPhone XS и XS Max, и возобновлением сборки прошлогоднего iPhone X для соблюдения квот по закупкам OLED-панелей у Samsung. Вдобавок в последнем квартальном отчёте компания решила больше не сообщать количественные показатели продаж своих устройств. Сообщается, что ситуация настолько плоха, что Apple решила пойти на отчаянные меры: продавать через операторов iPhone XR дешевле заявленной стоимости. Даже договорённость с Amazon о продаже «яблочной» продукции не изменила тенденции падения курса её ценных бумаг.

На днях компания AMD представила первый в мире графический процессор, выполненный по передовому 7-нм техпроцессу. Компания NVIDIA пока что не обладает подобным GPU, но его выпуск входит в её планы. Как сообщает ресурс DigiTimes, NVIDIA уже заключила контракт на производство своих будущих 7-нм графических процессоров в 2019 году.

Сообщается, что в следующем году тайваньская компания TSMC будет производить продукцию по 7-нм технологическим нормам сразу для нескольких крупных клиентов. Среди них упоминаются Apple, Qualcomm, AMD и, собственно, NVIDIA.

Для Apple компания TSMC уже сейчас производит 7-нм однокристальные платформы (SoC) для смартфонов и планшетов. В свою очередь Qualcomm планирует представить 7-нм SoC как раз в следующем году. Компания AMD уже разместила у TSMC заказы на производство не только своих новых графических процессоров, но и центральных процессоров на архитектуре Zen 2. Здесь стоит заметить, что AMD выведет на рынок 7-нм GPU раньше своего конкурента.

Компания NVIDIA уже давно сотрудничает с TSMC, и её актуальные графические процессоры Turing, Volta и Pascal производятся на 12-, 14- и 16-нм линиях тайваньского производителя. К сожалению, каких-либо подробностей о будущих 7-нм графических процессорах NVIDIA пока что нет, но долго ждать себя они не заставят. Всё же NVIDIA не привыкла отставать от конкурентов во внедрении передовых техпроцессов. От себя лишь можем предположить, что весьма вероятно, что NVIDIA, как и AMD, сначала задействует 7-нм GPU в составе ускорителей вычислений, и лишь потом в игровых видеокартах.

В конце отметим, что согласно данным источника, до конца 2019 года компания TSMC планирует удвоить число различных продуктов, которые будут массово выпускаться по 7-нм техпроцессу. Даже Bitmain, производитель ASIC для добычи Bitcoin, начала предлагать изделия, выполненные по 7-нм техпроцессу.

На торжественной церемонии 31 октября высшее руководство тайваньской компании TSMC в лице председателя Марка Лю (Mark Liu) и финансового директора Лоры Хо (Lora Ho), которая также является председателем производственного комплекса TSMC в Нанкине, формально ввело в строй новый полупроводниковый завод компании в Китае.

Завод TSMC Fab 16 в Нанкине (TSMC)

Завод под именем Fab 16 начал строиться в Нанкине в июле 2016 года. В сентябре 2017 года на предприятие начали завозить производственное оборудование. Первую продукцию предприятие начало выпускать в мае 2018 года, что произошло на полгода раньше запланированного. Запуск предприятия Fab 16 в строй, тем не менее, официально состоялся только сейчас, как и было намечено два с половиной года назад.

Следует подчеркнуть, что завод Fab 16 станет первым в Китае массовым производством с использованием технологических норм класса 10 нм. Это техпроцесс с нормами 16 нм и транзисторами FinFET. Техпроцесс с нормами 14 нм и транзисторами FinFET пытается внедрить в производство местная компания SMIC, но до массового производства на её линиях пройдёт ещё один год, если не больше. Компания TSMC к концу 2019 года будет ежемесячно выпускать с использованием 16-нм FinFET техпроцесса до 15 000 300-мм пластин с чипами, а до конца 2020 года мощность производства будет доведена до 20 000 пластин в месяц.

Благодаря усилиям TSMC китайские разработчики получат доступ к достаточно передовому техпроцессу у себя дома, что облегчит путь к современным решениям массе средних и небольших компаний-разработчиков. В TSMC, кстати, оценивают нынешний потенциал разработчиков из Китая на высоком уровне, не хуже мирового. Кроме того, выручка TSMC от деятельности в Китае неуклонно растёт и в третьем квартале 2018 года, например, составила 16 % от выручки компании во всём мире.

Пока компания TSMC не выказывает страданий от нарастающей торговой войны США и Китая. В то же время от сотрудничества с американскими партнёрами TSMC получает львиную долю выручки, которая сегодня доходит до 61 %. Если вдруг её заставят делать выбор между двумя странами, можно не сомневаться, что TSMC выберет сотрудничество с США. Будем надеяться, что до таких крайностей не дойдёт, ибо пострадают от этого обе стороны, а не одна.

Как известно, уже несколько месяцев на рынке наблюдается дефицит процессоров Intel. Вызван он некоторыми трудностями с производством по 14-нм техпроцессу, возникшими у компании. Поэтому, чтобы справиться с кризисом, компания Intel вынуждена обратиться к контрактным литографическим производителям, сообщает авторитетный ресурс DigiTimes.

На данный момент все собственные мощности Intel заняты производством 14-нм продукции, однако процессоров всё равно не хватает и спрос продолжает превышать предложение. В сентябре появилась информация, что Intel рассматривает возможности производства своей продукции на сторонних мощностях. И теперь источник получил подтверждение этой информации.

Сообщается, что компания Intel поручила производство своих младших 14-нм процессоров, а также наборов микросхем системной логики тайваньской компании TSMC. Этот контрактный производитель займётся созданием кристаллов для процессоров серий Atom, Celeron и Pentium Silver. Свои старшие решения серий Core и Xeon компания Intel будет производить самостоятельно.

Отметим, что источник прямо не указывает на то, что именно TSMC получила контракт Intel. Однако уточняется, что лишь производственные линии тайваньского производителя соответствуют требованиям Intel в данный момент.

Тайваньская полупроводниковая кузница TSMC активно применяет метод 2,5D-упаковки чипов CoWoS (chip on wafer on substrate), с помощью которого, например, компания выпускает GPU NVIDIA Volta с памятью HBM на общей подложке. Как сообщает Digitimes, компания добилась успехов в совершенствовании CoWoS с прицелом на различные высокопроизводительные вычислительные решения (HPC).

Как сообщают источники, завод, использующий четвёртое поколение процесса CoWoS, приступит к массовому выпуску продукции в 2019 году. Также ожидается, что в 2020 году TSMC представит пятое поколение своего процесса CoWoS, которое будет поддерживать в три раза более крупные дизайны — это пригодится для высокопроизводительных решений для серверного рынка и растущего спроса на ускорители ИИ.

По данным источников, обновлённая упаковка CoWoS уже привлекла заказы от американских разработчиков графических ускорителей и программируемых чипов, а также крупных фирм, базирующихся в Китае. Сообщается, что TSMC также продвигает свою бизнес-модель, включающую не только производство чипов, но и их упаковку, чтобы заполучить больше заказов от крупнейших мировых производителей устройств (это удобно заказчикам и снижает их издержки).

NVIDIA Tesla P100 (пример упаковки TSMC CoWoS, GPU и HBM)

Большая часть продуктов CoWoS, как сообщает TSMC, относится к 16-нм кристаллам, но в 2018 году компания также начала разработку процесса CoWoS для 7-нм норм. Усовершенствованная технология CoWoS, разработанная TSMC, является частью усилий предприятия по дальнейшему расширению возможностей в области передовой упаковки чипов. Помимо CoWoS, компания также развивает InFO (integrated fan-out), SoIC (system-on-integrated-chips) и WoW (wafer-on-wafer).

Тайваньская полупроводниковая кузница TSMC планирует до конца 2018 года создать более 50 проектов чипов для её 7-нм техпроцесса, а к концу 2019 года стадии tape out должны достигнуть уже свыше 100 чипов по нормам 7 нм и 7+ нм (EUV). TSMC ожидает, что выручка от печати 7-нм кристаллов составит более 20 % совокупной в четвёртом квартале 2018 года и почти 10 % — за весь год.

TSMC планирует в 2020 году освоить массовое производство 7-нм норм с применением литографии в крайнем ультрафиолетовом излучении (EUV). Большинство же 7-нм чипов, которые TSMC собирается выпускать в 2019 году, будут печататься на основе 7-нм техпроцесса первого поколения. Исполнительный директор компании Си Си Вэй (CC Wei) на недавней встрече с инвесторами отметил, что в 2019 году доходы от 7-нм производства (включая обновлённые нормы с EUV), вероятно, превысят 20 %.

По словам рыночных наблюдателей, основными покупателями 7-нм техпроцесса TSMC станут Apple, Huawei и Qualcomm, а также AMD, NVIDIA, Xilinx и ряд разработчиков ИИ-чипов. Считается, что конкурентоспособное 7-нм производство позволит TSMC нарастить выручку от производства в 2019 году, в основном благодаря заказам от Apple, Huawei и AMD. Тем временем Qualcomm намерена вернуться к TSMC, заказав в следующем году новые высококлассные однокристальные системы серии Snapdragon 800.

Несмотря на успехи, TSMC пересмотрела в сторону снижения прогноз роста выручки на 2018 год (в долларовом выражении): до 6,5 % против заявленных ранее 7–9% — преимущественно из-за продолжающегося спада спроса в секторе криптовалют. TSMC рассчитывает получить доходы в размере $9,35–9,45 млрд в последней четверти года. Компания объяснила свой менее оптимистичный прогноз квартала главным образом снижением коэффициента загруженности старых 28-нм (упал ниже 90 %) и других уже отработанных технологических мощностей. «Наш бизнес будет продолжать получать выгоду за счёт сильного спроса на нашу 7-нанометровую технологию», — отметила финансовый директор компании Лора Хо (Lora Ho).

Если загрузка 7-нм мощностей сейчас действительно максимальная, то предложение 28-нм чипов в мире уже превышает спрос, и потому компания оптимизирует свои 22-нм нормы. TSMC, как сообщается, останется эксклюзивным производителем чипов Apple A12 для новых iPhone, а в следующем году рассчитывает на рост заказов на выпуск кристаллов для смартфонов, HPC, Интернета вещей и автомобильной электроники.

Тайваньская полупроводниковая кузница TSMC намерена заполучить все заказы на чипы A13, которые Apple будет использовать в iPhone и других устройствах в 2019 году. Это, по мнению источников из цепочек поставок, позволит компании укрепить своё доминирование в секторе контрактного производства чипов.

В первой половине 2018 года TSMC уже захватила 56 % мировых заказов на производство полупроводников. Благодаря тому, что TSMC останется эксклюзивным поставщиком чипов серии A в 2019 году, тайваньское предприятие имеет все шансы вывести свою долю рынка в ближайшие годы за пределы 60 %. Напомним: TSMC является эксклюзивным производителем чипов Apple A с 2016 года.

Ожидается также, что объёмы поступающих в TSMC заказов на печать 7-нм чипов будут расти, прежде всего благодаря AMD, Huawei, MediaTek, NVIDIA и Qualcomm. Всё это окажет существенное влияние на рост доли рынка в 2019 году.

Более того, разработанная инженерами TSMC технология упаковки чипов Integrated Fan-Out на уровне пластины сделает её 7-нм техпроцесс ещё более конкурентоспособным по сравнению с предложениями других контрактных производителей. Упаковка InFO позволяет накладывать логические матрицы друг на друга и затем устанавливать их непосредственно на печатной плате. Такая упаковка уменьшает толщину платы.

Наконец, ожидается, что TSMC первой в индустрии освоит передовое производство с применением литографии в крайнем ультрафиолете — уже первые кристаллы для этих норм 7N+ достигли стадии tape out. С учётом того, что Globalfoundries отказалась от освоения своих 7-нм мощностей, количество серьёзных соперников TSMC сократилось. Последняя, как сообщается, опережает Samsung и в области наращивания объёмов 7-нм производства, хотя корейская компания уже получила заказы на такие чипы от Qualcomm и своего собственного мобильного подразделения.

На днях TSMC сделала два важных анонса относительно своего прогресса в области фотолитографии в крайнем ультрафиолетовом диапазоне (Extreme ultraviolet, EUV), за которой стоит будущее полупроводниковой индустрии на ближайшие годы. Во-первых, компания успешно завершила работы над первым клиентским чипом с использованием 7-нм технологического процесса второго поколения, который включает ограниченное использование EUV. Во-вторых, TSMC рассказала о планах начать рисковое производство 5-нм чипов уже в апреле 2019 года.

В апреле текущего года TSMC начала массовое производство чипов с использованием своего 7-нм техпроцесса первого поколения (CLN7FF, N7). N7 основан на литографии в глубоком ультрафиолетовом диапазоне (Deep ultraviolet, DUV). Технология 7-нм производства TSMC второго поколения (CLN7FF+, N7+) будет использовать EUV для четырёх некритичных слоёв, главным образом в стремлении ускорить производство и обкатать новую технологию. Улучшения за счёт перехода с N7 на N7+ будут довольно ограниченными: новая технология позволит увеличить плотность транзисторов на 20 % и на 8 % снизить энергопотребление чипов той же сложности и частоты (точнее в диапазоне 6–12 %).

И хотя преимущества N7+ по сравнению с N7 нельзя назвать значительными (например, TSMC никогда не упоминает ожидаемый рост производительности от перехода на новую технологию), эти нормы почти наверняка буду очень востребованы разработчиками мобильных однокристальных систем, которые стремятся выпускать новые чипы ежегодно. Поэтому неудивительно, что TSMC уже достигла стадии tape out для одного кристалла на N7+. Кроме того, компания готовит специализированную версию процесса, направленную на чипы для автомобильной промышленности — это говорит о том, что N7+ станет долгоиграющим процессом.

TSMC не раскрывает имя клиента, дизайн однокристальной системы для которого уже разработан под нормы N7+, но с учётом ведущих клиентов компании, первыми осваивающих новые технологические нормы в последние годы, варианты выбора довольно ограниченные, и Apple первой приходит на ум.

После N7+ тайваньский полупроводниковый гигант предложит своим клиентам первое поколение 5-нм норм (CLN5FF, N5), которые будут использовать EUV уже на 14 слоях. Это обеспечит ощутимые улучшения в плане плотности размещения транзисторов, но потребует от TSMC широкого использования оборудования EUV. По сравнению с N7 технология N5 позволит клиентам TSMC сократить площадь своих чипов примерно на 45 % (то есть плотность транзисторов у N5 в 1,8 раза выше, чем у N7), увеличить частоту на 15 % (при той же сложности дизайна и энергопотреблении) или снизить энергопотребление на 20 % (при прежней частоте и сложности чипа).

TSMC планирует приступить к началу рискового производства чипов с использованием N5 уже в апреле 2019 года. Памятуя о том, что полупроводниковые производства, как правило, проходят за год путь от рисковой печати кристаллов до массовой, можно рассчитывать, что TSMC сможет запустить последнюю для 5-нм чипов во второй четверти 2020 года. Удачное время для производителей, чтобы подготовиться к запуску новых iPhone и других флагманских смартфонов во второй половине года.

Инструменты EDA для норм N5 будут готовы уже в ноябре текущего года, после чего производители смогут приступить к проектированию чипов. Хотя многие базовые IP-блоки для однокристальных систем на N5 уже готовы, есть важные недостающие части: например, контроллеры PCIe 4 и USB 3.1 PHY, которые не будут готовы до июня. Для некоторых клиентов TSMC отсутствие этих компонентов не является проблемой, но многим придётся ждать.

Одним из факторов, который мешает мелким компаниям создавать собственные чипы на базе техпроцессов FinFET, является стоимость разработки. По некоторым оценкам, средние затраты на проектирование SoC составляют около $150 млн на оплату труда и лицензии на IP. По данным EETAsia, с ростом производства N5 эти расходы вырастут до $200–250 млн, что ещё сильнее ограничит круг сторон, заинтересованных в использовании передовой технологии.