Тайваньская компания TSMC, крупнейший производитель полупроводников, официально обратилась к правительству США с просьбой не вводить тарифы на импортные чипы. В своём письме Министерству торговли TSMC предупредила: новые пошлины ударят по спросу на продукцию её клиентов, таких как Apple, AMD, Nvidia и Intel, и замедлят реализацию масштабного проекта в Аризоне стоимостью $165 млрд. Об этом сообщило издание Tom's Hardware.

Источник изображения: TSMC

В сообщении компании говорится, что снижение рыночного спроса на продукты её ключевых клиентов может снизить потребность в мощностях и услугах TSMC на территории США. «Ограничение спроса создаст неопределённость относительно сроков строительства и запуска заводов в Аризоне. Это также подорвёт нашу финансовую устойчивость и помешает своевременно реализовать амбициозный проект», — уточняют в TSMC.

Напомним, что массовое производство чипов для Apple уже началось на заводе TSMC в Аризоне. Компания планирует выпустить там более 19 миллиардов чипов, однако даже при полной загрузке мощностей до конца 2027 года их всё равно будет недостаточно для удовлетворения мирового спроса.

В своём обращении TSMC также подчеркнула: «Тарифы, которые увеличивают стоимость конечной продукции, снизят спрос на эти продукты и содержащиеся в них компоненты. Поэтому мы просим администрацию воздержаться от введения тарифов или других ограничений на чипы, произведённые вне США».

Источник изображения: David Everett Strickler / Unsplash

Стоит сказать, что позицию TSMC разделяет и ряд крупных технологических компаний. Так, Dell заявила, что текущая инфраструктура чиповой индустрии США не позволяет масштабировать производство в соответствии с растущим спросом. HPE выразила ещё более жёсткое мнение, сказав, что альтернативы импорту чипов для американского производства нет, и пошлины нанесут ущерб возможностям для расширения локального производства, затормозив развитие исследований и инноваций в США.

Иное мнение заняла Intel, которая с середины 2024 года испытывает финансовые трудности. Компания потребовала защитить американскую полупроводниковую промышленность. По словам Intel, если не будет стратегических преференций для местного производства, США потеряют лидерские позиции в области микроэлектроники и технологического развития. Но даже Intel признала, что полная локализация всех элементов производственной цепочки экономически невыгодна и приведёт к задержкам выпуска, и попросила освободить от дополнительных пошлин оборудование и материалы, необходимые для производства чипов в США, включая поставки от европейских поставщиков, таких как ASML.

Для компании MediaTek выставку Computex можно считать домашним мероприятием, поскольку она проходит на Тайване, и имя этого разработчика Arm-совместимых процессоров уже упоминалось в контексте сотрудничества с Nvidia. Как выясняется, MediaTek уже к сентябрю будет располагать цифровыми проектами первых 2-нм чипов, желая не отставать от Apple и Qualcomm.

Источник изображения: MediaTek

Разумеется, подобный прогресс будет возможен благодаря сотрудничеству с TSMC, поэтому MediaTek нужно лишь своевременно завершить разработку своих первых 2-нм процессоров. По словам генерального директора Рика Цая (Rick Tsai), компания будет использовать 2-нм техпроцесс при изготовлении массовых изделий. «Мы совершенно точно будем двигаться по этому пути в долгосрочной перспективе. Два нанометра, A14, A16, всё, что будет после этого — MediaTek будет вовлечена», — пояснил глава компании на Computex 2025. Сама TSMC должна начать выпуск 2-нм чипов для клиентов во второй половине текущего года, поэтому MediaTek окажется в числе первых в очереди на использование данной технологии.

Для хромбуков Google компания намерена поставлять специальные процессоры, выпускаемые по 3-нм технологии компанией TSMC. Есть у MediaTek и намерение представить собственный чип для серверных систем искусственного интеллекта. Первый опыт в этой сфере компания получит благодаря сотрудничеству с Nvidia в сфере разработки процессоров GB10 для вычислительных систем DGX Spark. По слухам, партнёры также стремятся создать N1X — совместно разработанный процессор для ноутбуков. Кроме того, MediaTek готова предложить свои процессорные ядра для использования совместно с графической подсистемой GeForce RTX в автомобильном сегменте. Предполагается, что соответствующий чип будет выпущен довольно скоро.

Сотрудничество с Nvidia в рамках использования интерфейса NVLink Fusion, который был представлен на днях, наверняка материализуется в серийных изделиях MediaTek не ранее 2027 года, как считают отдельные источники.

Около половины всех выпускаемых в мире полупроводниковых компонентов традиционно используются в составе ПК и смартфонов, а ситуация со спросом на эти виды продукции до сих пор не может восстановиться после пандемии. Предприятия по выпуску чипов с использованием зрелой литографии от бума ИИ ничего не выиграли, поэтому в Японии половина из них простаивает, хотя они были построены недавно с расчётом на рост рынка.

Источник изображения: Renesas Electronics

К такому выводу пришли представители Nikkei Asian Review, изучившие состояние дел в японской полупроводниковой промышленности. По их словам, только три из семи построенных или купленных местными компаниями в период с 2023 по 2024 годы предприятия по выпуску чипов к настоящему времени начали массовый выпуск продукции. Прочие производственные площадки выжидают подходящего момента, чтобы сделать это, но он наступит не так скоро, как им хотелось бы.

Япония пытается нарастить собственное производство полупроводниковых компонентов, чтобы снизить зависимость от Китая. В конце восьмидесятых годов прошлого века половина всех полупроводниковых компонентов выпускалась на территории Японии, но по итогам прошлого года доля страны сократилась до 7,1 %, что является минимальным значением за указанный период наблюдения. Местные предприятия теперь специализируются на достаточно зрелой литографии, самое передовое выпускает 12-нм продукцию, и то при этом принадлежит тайваньской TSMC. Исконно японские производители в лучшем случае придерживаются 40-нм техпроцесса или более старых. При такой конъюнктуре бум ИИ обошёл японских производителей чипов стороной, хотя молодая компания Rapidus и попытается сдвинуть ситуацию с места, наладив к 2027 году выпуск на острове Хоккайдо 2-нм чипов по заказам сторонних разработчиков. Осваивать передовую литографию Rapidus помогают американская IBM, бельгийская Imec и один из французских исследовательских центров.

Даже в случае с совместным предприятием JASM, акционерами которого являются TSMC, Sony и Denso, не приходится говорить о полной загрузке конвейера заказами. По этой причине, как поясняют источники, JASM даже перенесла начало строительства своего второго предприятия в Японии с прошлого фискального года, завершившегося в марте, на текущий. Sony своё новое предприятие по производству датчиков изображений для цифровых камер заполнять оборудованием ещё не начала. В апреле этого года она приступила к строительству ещё одного такого предприятия, но оснащать его оборудованием начнёт только после того, как первое будет полностью обеспечено заказами. В среднем на строительство фабрики и запуск массового производства чипов уходит от полутора до двух лет, поэтому производители вынуждены заранее предугадывать конъюнктуру рынка, а это не всегда получается.

Вялый спрос на зрелые с точки зрения литографии чипы в целом характерен для мирового рынка в нынешних условиях. Средняя степень загрузки профильных предприятий в целом по миру по итогам прошлого года колебалась от 60 до 70 %, что заметно ниже нормальных значений, которые лежат в диапазоне от 80 до 90 %. Пошлины Трампа могут только снизить спрос на продукцию японских предприятий. Хотя Япония поставляет в США не более 3 % всех выпускаемых в стране чипов, рост цен на готовые изделия на их основе может только уменьшить долю экспорта.

Разработанный для игровой консоли Nintendo Switch первого поколения специальный процессор Nvidia выпускала тайваньская компания TSMC, но в случае с преемницей её опередит южнокорейская Samsung Electronics, использующая 8-нм технологию. Об этом сообщило агентство Bloomberg со ссылкой на публикацию Chosun Daily.

Источник изображения: Nintendo

Как подчёркивается источниками, Samsung и до этого являлась партнёром Nintendo по снабжению компонентами для игровых консолей, поставляя микросхемы памяти и OLED-панели. В рамках подготовки к массовому производству Nintendo Switch 2 японский производитель сделал ставку на Samsung и в качестве контрактного производителя основного чипа, разработанного компанией Nvidia. Последней данный контракт в очередной раз позволит напомнить, что она традиционно пользуется как услугами TSMC, так и Samsung.

Если подобная информация подтвердится, а представители Nintendo раскрывать своих поставщиков категорически не готовы, это будет означать, что контрактное подразделение Samsung получит крупный заказ и поднимет свой престиж в глазах прочих потенциальных клиентов. По неофициальным данным, Nintendo рассчитывает до конца марта следующего года выпустить около 20 млн игровых консолей Switch 2. Прогноз по продажам официально звучит более скромно — только 15 млн консолей, с учётом негативного влияния таможенных пошлин. Сотрудничество с Samsung, как ожидается, позволит Nintendo в случае необходимости быстрее нарастить объёмы выпуска Switch 2, поскольку контрактные мощности корейского подрядчика не так загружены, как у TSMC.

Тайваньская компания TSMC объявила о планах построить в этом году девять новых передовых фабрик — восемь по выпуску чипов и одну по их упаковке. Такое решение связано с резким ростом спроса на компоненты для высокопроизводительных вычислений (HPC) и решений на основе искусственного интеллекта (ИИ).

Источник изображения: TSMC

Ранее компания строила в среднем по пять заводов в год, но теперь решила ускорить темпы. Как заявили в TSMC, новые мощности будут размещены как на Тайване, так и за рубежом. Ключевым объектом станет Fab 25 в Тайчжуне — самое передовое предприятие компании, которое будет выпускать чипы по техпроцессу следующего поколения, превосходящему 2-нанометровый уровень, сообщает Taipei Times.

В Гаосюне компания построит пять фабрик для производства чипов по 2-нм и A16-техпроцессам, причём последний станет её первой разработкой ангстрем-уровня. Массовое производство 2-нм чипов начнётся во второй половине года на двух новых заводах в Синьчжу и Гаосюне. Параллельно TSMC расширяет присутствие за рубежом: в этом году начнётся строительство фабрики в Аризоне (США) и второго завода в японской префектуре Кумамото.

Особое внимание TSMC уделяет наращиванию мощностей по упаковке чипов по технологии CoWoS, спрос на которую, по оценкам компании, в последние два года был просто невероятным. В 2025 году производственные мощности CoWoS будут увеличены вдвое, а их среднегодовой рост с 2022 года составит 80 % — выше предыдущего прогноза в 60 %. Это должно помочь смягчить дефицит, вызванный бумом на ИИ-чипы, одним из ключевых клиентов которых является Nvidia.

«2024 год стал годом ИИ для полупроводниковой отрасли, и эта тенденция продолжится благодаря спросу на ИИ-дата-центры», — отметил заместитель операционного директора TSMC Кевин Чжан (Kevin Zhang). Компания ожидает, что поставки 3-нм чипов вырастут на 60 % по сравнению с 2023 годом, а общий объём поставок увеличится в 12 раз по сравнению с 2021 годом.

Несмотря на внешние риски, такие как торговые пошлины США, TSMC прогнозирует рост мирового рынка полупроводников на 10 % в 2025 году. К 2030 году его объём достигнет $1 трлн, причём 45 % выручки обеспечат устройства HPC, 25 % — смартфоны, 15 % — автомобильная электроника и 10 % — интернет вещей.

Также отмечается, что автомобильный сектор, несмотря на избыток складских запасов, по-прежнему остаётся перспективным для TSMC. Компания ожидает роста благодаря переходу автопроизводителей на 5-нм и 3-нм технологии для систем автономного вождения — ранее в отрасли применялись менее современные 12-нм и 8-нм чипы.

Компании Nvidia и Qualcomm исторически проявляли заинтересованность в диверсификации своих подрядчиков по выпуску полупроводниковой продукции, а потому Samsung питает надежду, что сможет привлечь их к размещению заказов на выпуск 2-нм изделий, потеснив тем самым TSMC.

Источник изображения: Samsung Electronics

Во всяком случае, южнокорейское издание Chosun Daily настаивает, что Samsung Electronics ведёт переговоры с Nvidia и Qualcomm по изготовлению графических процессоров для первой и мобильных процессоров для второй с использованием собственного 2-нм техпроцесса. Следует напомнить, что именно Samsung первой освоила 3-нм техпроцесс, и первой же внедрила в его рамках структуру транзисторов с окружающим затвором (GAA), но столкнулась с технологическими проблемами при производстве соответствующих изделий, которые не позволили ей завоевать заметной доли рынка в сфере подобных услуг.

Корейские источники сообщают, что на этапе освоения 2-нм технологии Samsung учла предыдущий опыт и сохранит структуру транзисторов GAA, но заметно повысит уровень выхода годной продукции. На данном этапе он уже достигает 40 %, что неплохо по меркам компании, хотя в случае с 2-нм техпроцессом конкурирующей TSMC источники упоминают о достижении соответствующим показателем величины на уровне 80 %.

Samsung надеется начать выпуск 2-нм графических процессоров для Nvidia, хотя последняя в этой сфере будет полагаться и на услуги TSMC. В случае с Qualcomm речь может идти о выпуске более современной версии процессоров Snapdragon 8 Elite 2, которая выйдет ко второй половине следующего года. Предыдущую версию по 3-нм технологии TSMC начнёт выпускать для Qualcomm уже во второй половине текущего года. Примечательно, что 2-нм версию процессоров Qualcomm компания Samsung Electronics намеревается использовать и в своих смартфонах семейства Galaxy S, это станет первым примером подобного сотрудничества компаний за три предыдущих года. Одновременно по 2-нм технологии Samsung будет выпускать и процессоры Exynos 2600 собственной разработки. В ближайшие месяцы перед Samsung будет стоять задача повышения уровня выхода годной продукции, выпускаемой по 2-нм технологии.

Крупнейший контрактный производитель чипов — тайваньская компания TSMC, в апреле имела возможность в полной мере прочувствовать влияние таможенных тарифов Трампа на полупроводниковую отрасль. Итоги прошлого месяца гласят, что срочные заказы клиентов подняли выручку компании на 48 % в годовом сравнении до $11,6 млрд.

Источник изображения: ASML

Если сопоставить эту динамику с ожиданием роста выручки TSMC на 38 % по итогам всего второго квартала, то складывается впечатление, что клиенты компании действительно ускорили закупки компонентов в ожидании роста таможенных пошлин. В ближайшее время проблемой для TSMC может стать укрепление тайваньской национальной валюты, поскольку основную выручку она получает в долларах США. Каждый процентный пункт укрепления нового тайваньского доллара приводит к снижению нормы операционной прибыли TSMC на 0,4 процентных пункта.

На днях стало известно, что власти США также хотят пересмотреть условия экспортных ограничений на поставку ускорителей вычислений за пределы страны, которые были сформулированы ещё при президенте Байдене и должны вступить в силу с 15 мая. Каким образом они будут пересмотрены, пока не уточняется, но если это позволит клиентам TSMC типа той же Nvidia сохранить высокие объёмы поставок ускорителей ИИ в большинство стран мира, на выручке самой TSMC данные изменения должны сказаться благоприятным образом.

Ещё при президенте Байдене тайваньская компания TSMC договорилась построить в Аризоне три предприятия по выпуску чипов. Первое из них уже выдаёт 4-нм продукцию, второе готово к монтажу оборудования, а о начале строительства третьего стало известно только на этой неделе.

Источник изображения: TSMC

Заявление о переходе к реализации соответствующего этапа своего плана развития бизнеса в США тайваньский контрактный производитель приурочил к визиту на строительную площадку министра торговли США Говарда Лютника (Howard Lutnick). Компания использовала этот шанс, чтобы назвать свой проект крупнейшей иностранной инвестицией в истории США. Напомним, что в течение нескольких лет TSMC рассчитывает потратить на строительство в Аризоне шести предприятий по обработке кремниевых пластин и двух предприятий по упаковке чипов не менее $165 млрд в совокупности.

Масштабы американского строительства фабрик TSMC по производству чипов, тем не менее, не так уж велики на фоне глобальных, поскольку в настоящий момент компания возводит 24 предприятия в различных странах, из них 15 сосредоточены на Тайване. Более того, местные законы запрещают компании предлагать передовую литографию за пределами острова одновременно с Тайванем. Экспортируемые технологии должны как минимум на одно поколение отставать от используемых на лучших предприятиях Тайваня. Остаётся лишь наблюдать, смогут ли заинтересованные в устранении этого искусственного отставания американские власти убедить Тайвань снять данное ограничение.

Поставщики TSMC выразили готовность поддержать развитие полупроводникового бизнеса компании в США. Эти заявления последовали за мартовским обещанием TSMC инвестировать $100 млрд в расширение существующих и строительство новых фабрик в Аризоне. Пока что ограниченные объёмы производства TSMC в США снижают интерес поставщиков к открытию филиалов в стране, несмотря на действующие таможенные тарифы. На формирование полноценной цепочки поставок может потребоваться до десяти лет.

Источник изображения: TSMC

Правительство Тайваня, обсуждая вопрос с поставщиками TSMC, пришло к выводу, что текущие объёмы производства компании в США не оправдывают затрат на создание местной цепочки поставок. По оценкам, для полноценного размещения необходимых производственных и логистических мощностей может потребоваться семь–восемь лет.

Если же рост объёмов производства TSMC в США будет соответствовать или опережать показатели, обозначенные в дорожных картах компании по вводу в эксплуатацию и расширению фабрик, большинство её партнёров по цепочке поставок ускорят открытие филиалов в стране.

Аналитики выразили удивление тем, что TSMC, по-видимому, не обратилась к американским поставщикам, включая партнёров Intel, которые могли бы обеспечить поставки аналогичных материалов. Возможно, американские компании не смогли предложить достаточно конкурентоспособные условия.

По мнению экспертов, на создание в США цепочки поставок, сопоставимой с действующей на Тайване и в Китае, может уйти до десяти лет.

Тайвань ужесточает контроль экспорта передовых технологий, а также инвестиций тайваньских компаний в экономики других стран, включая США. Как сообщают местные СМИ, парламент страны принял в третьем чтении законопроект о статье 22 Закона Тайваня о промышленных инновациях, которая ограничит возможности TSMC по экспорту новейших технологий, а также по инвестированию в производство за рубежом.

Источник изображения: TSMC

Ожидается, что закон вступит в силу к концу 2025 года. Премьер-министр Тайваня Чо Джун-тай (Cho Jung-tai) заявил, что при использовании передовых технологий по производству полупроводников за рубежом будет применяться правило «N-1», которое, в случае TSMC, означает, что её зарубежные мощности будут производить продукцию с отставанием на одно поколение от местного производства. Это будет служить гарантией того, что её самые передовые технологии останутся в стране.

В статье 22 также указано, что зарубежные инвестиции тайваньских компаний могут быть заблокированы или отозваны, если они «затрагивают национальную безопасность» или «оказывают неблагоприятное воздействие на экономическое развитие страны». Как полагает ресурс United Daily News, это может затронуть объявленные TSMC планы по увеличению инвестиций в производство в США на $100 млрд. В данном случае власти Тайваня могут потребовать от TSMC на основании нового закона применения правила «N-1» при инвестировании производства полупроводников в США. Закон также предусматривает штрафы за несоблюдение требований к инвестированию за рубежом в размере до N$10 млн (около $309,7 тыс.) за каждое нарушение.

Тайваньская компания TSMC, крупнейший в мире контрактный производитель полупроводников, ведёт беспрецедентное расширение своих производственных мощностей. В настоящий момент компания одновременно строит 24 фабрики в разных странах, что, по мнению аналитиков, позволит ей закрепить доминирование в отрасли на десятилетия вперёд.

Источник изображений: TSMC

Ещё несколько лет назад запуск каждого нового предприятия TSMC становился значимым событием. Однако сегодня, на фоне 15 строящихся фабрик в Тайване, шести в США (включая Fab 21 в Аризоне), двух в Японии и одного завода в Германии, отдельные проекты уже не вызывают столь широкого резонанса. Кроме того, по данным журнала ComputerBase, компания активно развивает упаковочные производства и исследовательские центры, ещё больше укрепляя глобальное присутствие.

Источник изображений: TSMC

Темпы роста также впечатляют: если до 2020 года TSMC в среднем строила три фабрики в год, то с 2021 по 2024 год этот показатель увеличился до пяти, а в 2024 году компания приступила к строительству сразу девяти новых объектов. Учитывая, что возведение одной фабрики занимает 3–4 года, одновременно в работе находятся 24 проекта.

Источник изображений: TSMC

Эксперты отмечают, что в ближайшие годы ни Intel, ни Samsung не смогут серьёзно конкурировать с TSMC. Проекты Intel во многом заморожены, а Samsung сталкивается с технологическими трудностями. При этом TSMC уже объявила о высоких показателях выхода годных чипов для своего 2-нм техпроцесса (N2), запуск которого намечен на вторую половину года.

Основным вызовом для компании сегодня остаётся кадровый вопрос. Численность сотрудников выросла с 51 тысячи в 2019 году до более чем 83 тысяч к концу 2024-го, а в начале 2025 года штат увеличился ещё на 1300 человек. Ожидается, что в этом году компания преодолеет отметку в 90 тысяч сотрудников, а в следующем — в 100 тысяч.

Несмотря на стремительный рост, TSMC удаётся поддерживать высокие стандарты качества. Так, завод в Аризоне (Fab 21) быстро достиг уровня тайваньских фабрик по выходу годных чипов по технологии 4 нм (N4), а японский завод даже превзошёл показатели Fab 15A на Тайване в производстве 22-нм продукции.

Аналитики уверены: благодаря инвестициям в передовые технологии и глобальную инфраструктуру, TSMC останется ключевым игроком рынка на многие годы и будет практически недосягаема для конкурентов.

Ещё в начале февраля представители Intel признались, что при производстве процессоров Nova Lake в следующем году будут комбинировать использование кристаллов собственного производства с обрабатываемыми силами TSMC на стороне. Теперь руководство компании поясняет, что доля собственной продукции к тому моменту увеличится.

Источник изображения: Intel

Исторически Intel до 70 % обрабатываемых кремниевых пластин пропускала через собственные предприятия, и руководящая продуктовым подразделением компании Мишель Джонстон Холтхаус (Michelle Johnston Holthaus) на вчерашнем отчётном мероприятии в ходе беседы с аналитиками подтвердила, что этот ориентир сохраняется и по сей день.

«Одной из сильных сторон для нас является возможность выбора места производства наших продуктов. Мы выпускаем их силами TSMC, Samsung и Intel. Если говорить про Nova Lake, то мы оптимизировали ассортимент на уровне моделей с точки зрения использования техпроцессов. В случае с Nova Lake, вы увидите как продукты, выпускаемые TSMC, так и продукты внутреннего производства Intel. Если же посмотреть в целом на Nova Lake, мы будем выпускать по техпроцессам Intel больше кремниевых пластин, чем это предусмотрено для Panther Lake», — пояснила Мишель Джонстон Холтхаус. Она также добавила, что цель увеличения пропорции обрабатываемых собственными силами кремниевых пластин остаётся неизменной.

Неожиданное упоминание Samsung среди подрядчиков Intel по выпуску чипов отдельных комментариев со стороны руководства компании не удостоилось, но тут важно учитывать, что встраиваемая на упаковку процессоров Meteor Lake оперативная память выпускается этой южнокорейской компанией. Возможно, этого варианта сотрудничества оказалось достаточно, чтобы причислить Samsung к подрядчикам Intel в сфере контрактного производства кристаллов.

Официально Intel до сих пор не пояснила, какую литографическую технологию будет применять при производстве процессоров Nova Lake. Однако, накануне тайваньские СМИ распространили информацию о намерениях Intel поручить TSMC выпуск кристаллов для этих процессоров по технологии 2 нм. При этом генеральный директор Intel Лип-Бу Тан (Lip-Bu Tan) на квартальной конференции отметил, что недавно встречался с основателем TSMC Моррисом Чаном (Morris Chang) и действующим генеральным директором Си-Си Вэем (C.C. Wei), назвав обоих своими давними друзьями. Во время их недавней встречи, как признался глава Intel, обсуждались возможности сотрудничества с TSMC, включая и будущий период, подразумевающий выпуск чипов по технологии Intel 14A. Не исключено, что последний найдёт применение при производстве процессоров Nova Lake в качестве альтернативы 2-нм техпроцессу в исполнении TSMC.

Размеры современных процессоров обычно невелики, но крупнейший в мире контрактный производитель полупроводников TSMC разрабатывает новый вариант своей технологии упаковки чипов CoWoS, с помощью которой можно будет создавать конструкции площадью до 9,5 размеров фотомаски (7885 мм²) на подложках размером 120 × 150 мм (18 000 мм²). Производительность таких гигантов в 40 раз превысит показатели современных процессоров. Но и это не предел.

Источник изображений: TSMC

Практически все современные высокопроизводительные процессоры, предназначенные для работы в центрах обработки данных, уже имеют многочиплетное строение. С ростом спроса на более быстрые решения разработчики стремятся интегрировать в свои системы ещё больше кремния. Стремясь удовлетворить этот спрос, TSMC расширяет свои возможности по упаковке чипов и делает их ещё крупнее. На своём мероприятии North American Technology Symposium компания продемонстрировала дорожную карту 3DFabric: интерпозеры вырастут далеко за рамки возможностей современных технологий.

Актуальная версия технологии упаковки TSMC CoWoS позволяет применять интерпозеры площадью до 2831 мм² — это в три раза больше предельного размера фотомаски: стандарт сверхжёсткой ультрафиолетовой литографии (EUV) составляет 858 мм², а TSMC использует 830 мм². Этого предела уже достигли ускорители искусственного интеллекта AMD Instinct MI300X и NVIDIA B200 с двумя большими логическими чиплетами и восемью стеками памяти HBM3 или HBM3E. Однако для будущих процессоров этого уже недостаточно. В следующем году или немного позже TSMC представит новую технологию упаковки CoWoS-L с поддержкой интерпозеров площадью до 4719 мм² — это примерно в 5,5 раза больше стандартной площади фотомаски. Такая упаковка будет включать до 12 стеков памяти и потребует более крупной подложки размером 100 × 100 мм (10 000 мм²). Решения, построенные на такой архитектуре, позволят втрое повысить вычислительную производительность по сравнению с текущими разработками. Этого хватит, например, для ускорителей NVIDIA Rubin с 12 стеками HBM4, но наращивание мощности потребуется и в дальнейшем.

В перспективе TSMC намерена предложить клиентам интерпозеры площадью до 7885 мм² — в 9,5 раза больше максимально возможной фотомаски, — размещаемые на подложке размером 120 × 150 мм. Для сравнения, стандартный размер коробки для компакт-диска составляет примерно 125 × 142 мм. В прошлом году компания говорила о многочиплетных конструкциях размером 120 × 120 мм (примерно в восемь раз больше фотомаски), и рост этого показателя, по-видимому, отражает потребности клиентов. Такая конструкция будет включать четыре компонента с вертикальной установкой кристаллов SoIC (например, кристалл N2 или A16 поверх логики N3), двенадцать стеков HBM4 и дополнительные кристаллы ввода-вывода.

У TSMC есть клиенты, которым требуется максимально возможная производительность, и они готовы за неё платить. Для них компания предлагает технологию System-on-Wafer (SoW) — производство чипов размером с кремниевую пластину. Пока этой возможностью воспользовались только Cerebras и Tesla, но в TSMC уверены, что к ним присоединятся и другие клиенты. Обновлённая технология SoW-X, основанная на CoWoS, позволит создавать многокристальные ИИ-ускорители размером с полупроводниковую пластину, на которую можно будет установить HBM-память и оптические соединения. Внедрение SoW-X запланировано на 2027 год.

Процессоры размером в 9,5 площадей маски или даже размером с пластину требуют значительных усилий в производстве и сборке. Одним из главных вопросов остаётся подача питания: такие чипы требуют киловаттных мощностей и высокого тока. Производителям серверов становится всё сложнее решать эту проблему самостоятельно, поэтому справляться с ней придётся на уровне системы. TSMC предлагает интегрировать в корпуса CoWoS-L с интерпозерами RDL (Redistribution Layer) монолитные интегральные схемы управления питанием (PMIC) со сквозными вертикальными межсоединениями (TSV), изготовленные по технологии N16 FinFET, и встроенные на пластине индукторы. Это позволит прокладывать питание через подложку, сократив расстояние между источниками питания и активными кристаллами, что, в свою очередь, уменьшит паразитное сопротивление и улучшит целостность питания в системе.

PMIC, изготовленные с использованием технологии N16, позволяют точнее контролировать подачу питания к процессорам, утверждает TSMC. Это особенно важно в условиях многоядерных и многокристальных конструкций, где рабочие нагрузки могут меняться быстро, но необходимо поддерживать стабильную работу системы. Схема обеспечивает тонкую регулировку при динамическом масштабировании напряжения (DVS) с заданной величиной тока; по сравнению с традиционными подходами плотность подачи мощности возрастает пятикратно. Встроенные в интерпозер или кремниевую подложку глубокотраншейные конденсаторы (eDTC/DTC) обеспечивают высокую плотность развязки до 2500 нФ/мм² и повышают стабильность питания вблизи кристалла, обеспечивая его надёжную работу даже при быстрых изменениях нагрузки. Такая схема повышает эффективность DVS и улучшает переходные характеристики — оба эти фактора крайне важны для управления энергоэффективностью в сложных многоядерных и многокристальных системах. Подход TSMC отражает сдвиг в сторону оптимизации на уровне системы: подача питания теперь рассматривается как неотъемлемая часть кремния, упаковки и всей конструкции, а не отдельная функция каждого компонента.

Увеличение размеров интерпозера повлечёт последствия для проектирования системы — в частности, с точки зрения форм-фактора упаковки. Подложка размером 100 × 100 мм почти достигает предела формата OAM 2.0 (102 × 165 мм); перспективная подложка 120 × 150 мм уже превышает его, и, вероятно, потребуется внедрение новых стандартов для упаковки модулей и компоновки плат. Кроме того, такие системы в упаковке (System-in-Package, SiP) выделяют огромное количество тепла. Для решения этой проблемы производители уже изучают новые методы охлаждения, включая прямое жидкостное охлаждение, которое применяет NVIDIA в GB200/GB300 NVL72, а также технологии иммерсионного охлаждения, которые помогут справиться с тепловыделением процессоров мощностью в несколько киловатт. И эту задачу TSMC не сможет решить на уровне чипа или SiP — по крайней мере, пока.

TSMC анонсировала 1,4-нм техпроцесс A14 на транзисторах Gate-All-Around (GAA) второго поколения. Технология обеспечит прирост производительности на 10–15 % при том же энергопотреблении, а также снижение потребляемой мощности на 25–30 % при сохранении частоты и логической сложности по сравнению с 2-нм N2. Плотность логических элементов повысится на 23 %, а общая плотность транзисторов в условиях смешанного проектирования — 20 %. Массовое производство запланировано на 2028 год, а версия с подачей питания с обратной стороны чипа дебютирует в 2029 году.

Источник изображения: TSMC

Во время Североамериканского технологического симпозиума, компания TSMC сообщила, что A14 — это новый техпроцесс, разработанный с нуля, так что для него не подойдут дизайны чипов, спроектированные для предыдущих техпроцессов. Новая технология построена на транзисторах с нанолистами (nanosheets) второго поколения, произведённых с использованием новейшей технологии GAA. Это отличает его от техпроцесса N2P, основанного на платформе N2, и от A16, представляющего собой улучшенный N2P с системой подачи питания с обратной стороны (Backside Power Delivery — BSPDN). В отличие от A16, базовая версия A14 не поддерживает архитектуру Super Power Rail. Это снижает стоимость, но ограничивает применение технологии в сценариях, где требуется высокая плотность разводки электропитания. Однако отсутствие BSPDN делает A14 целесообразным выбором для тех приложений, в которых преимущества этой технологии минимальны или не проявляются.

Ключевые характеристики техпроцесса A14 компании TSMC по сравнению с N2. Источник изображения: TSMC

Несмотря на отсутствие BSPDN, техпроцесс A14 сохраняет высокую эффективность благодаря использованию транзисторов с нанолистами второго поколения. Одним из ключевых компонентов технологии является NanoFlex Pro — усовершенствованная архитектура стандартных ячеек, предоставляющая разработчикам гибкость при конфигурировании логических блоков с учётом трёх важных метрик: производительности, энергопотребления и площади кристалла (Power, Performance, Area — PPA). Хотя компания не раскрывает технических отличий NanoFlex Pro от предыдущей версии NanoFlex, можно предположить, что речь идёт о расширенных возможностях DTCO — совместной оптимизации проектирования и технологии — а также более точной настройке на уровне ячеек и транзисторов.

Дорожная карта развития технологических узлов TSMC в сегментах High-end и Mainstream на 2020–2028 годы. Источник изображения: TSMC

TSMC ожидает, что массовое производство чипов по технологии A14 начнётся в 2028 году. При этом компания пока не уточнила, в каком полугодии начнётся серийный выпуск этих чипов. Учитывая, что массовое производство по техпроцессам N2P и A16 начнётся во второй половине 2026 года, можно предположить, что производство чипов по технологии A14 будет приурочено к первой половине 2028 года. Версия A14 с архитектурой Super Power Rail (SPR) — системой подачи питания с обратной стороны микросхемы (BSPDN) — ожидается в 2029 году. Хотя официальное название этой модификации пока не объявлено, вероятно, оно будет соответствовать принятой номенклатуре TSMC и получит обозначение A14P.

* Плотность транзисторов, опубликованная компанией TSMC, соответствует «смешанному» дизайну кристалла, включающему 50 % логических элементов, 30 % ячеек SRAM и 20 % аналоговых блоков. ** При сравнении на одинаковой площади кристалла. *** При сравнении на одинаковой тактовой частоте. Источник изображения: Tom's Hardware

Особенностью A14 остаётся использование системы подачи питания с лицевой стороны, аналогичной применяемой в техпроцессах N2 и N2P. Это делает архитектуру особенно уместной в клиентских и специализированных вычислительных задачах, где не требуется высокоплотная разводка линий питания, но критичны энергоэффективность и масштабируемость.

По информации TSMC, техпроцесс A14 ориентирован на широкий спектр применений, включая клиентские устройства и задачи периферийных вычислений, где важна высокая производительность при ограничениях по энергопотреблению и площади кристалла. Благодаря архитектурным особенностям и параметрам, технология A14 обеспечивает сбалансированность по ключевым метрикам PPA в различных сценариях проектирования.

В апреле 2025 года на технологическом симпозиуме в Северной Америке компания TSMC объявила, что начала серийное производство чипов по техпроцессу N3P ещё в IV квартале 2024 года. Эта 3-нм платформа третьего поколения сохраняет полную совместимость с дизайнами чипов для прежней версии 3-нм техпроцесса и ориентирована на задачи, где критичны высокая производительность и экономичное энергопотребление — от пользовательских устройств до центров обработки данных.

Источник изображения: TSMC

Технология N3P представляет собой оптическое сжатие предыдущего техпроцесса N3E. Сохраняя прежние правила проектирования и совместимость с блоками чипов, она обеспечивает прирост производительности до 5 % при неизменном уровне утечки токов либо снижение энергопотребления на 5–10 % при тех же частотах. Кроме того, в схемах со стандартной пропорцией логических, SRAM и аналоговых элементов (50 %, 30 % и 20 % соответственно), N3P даёт прирост плотности транзисторов на 4 %.

Повышение плотности интеграции в N3P достигнуто за счёт улучшения оптических параметров литографического процесса, а не изменений в проектных нормах, что способствует более эффективному масштабированию всех функциональных структур микросхемы. Это преимущество особенно проявляется в проектах с преобладанием памяти SRAM, где критична высокая плотность интеграции. В настоящее время техпроцесс применяется для выполнения производственных заказов ключевых клиентов компании.

TSMC уточняет, что развитие 3-нм линейки техпроцессов не ограничивается узлом N3P. Следующим этапом станет 3-нм техпроцесс N3X, массовое производство которого запланировано на II полугодие 2025 года. Эта версия ориентирована на достижение максимальных тактовых частот и, согласно внутренним оценкам компании, обеспечивает увеличение максимальной производительности на 5 % при фиксированном энергопотреблении либо позволяет снизить энергопотребление на 7 % при неизменной частоте по сравнению с N3P.

* Плотность чипа, опубликованная TSMC, отражает «смешанную» структуру чипа, состоящую из 50 % логических элементов, 30 % памяти SRAM и 20 % аналоговых блоков. ** При одинаковой площади. *** При одинаковой тактовой частоте. Источник изображения: Tom's Hardware

Ключевое отличие техпроцесса N3X — поддержка напряжения питания до 1,2 вольт, что является аномально высоким значением для 3-нм технологического узла. Это позволяет микросхемам достигать максимальной тактовой частоты (Fmax), что особенно важно для процессоров клиентского сегмента. Однако такая возможность сопряжена с серьёзными технологическими ограничениями: мощность, обусловленная токами утечки, может возрасти до 250 %. Поэтому при проектировании микросхем на базе N3X требуется инженерный компромисс между производительностью и тепловыми параметрами устройства.

Старший вице-президент по развитию бизнеса и глобальным продажам, а также заместитель операционного директора TSMC Кевин Чжан (Kevin Zhang) отметил, что компания продолжает оптимизировать свои техпроцессы даже после их перехода к массовому производству. По его словам, переход на новый технологический узел требует от клиентов значительных инвестиций, включая разработку чипов в рамках экосистемы. Поэтому стратегия TSMC направлена на непрерывную оптимизацию уже внедрённых техпроцессов, чтобы клиенты могли дольше сохранять эффективность ранее сделанных вложений.

TSMC традиционно выпускает несколько итераций одного технологического узла в рамках единого комплекта разработки — Process Development Kit (PDK). Примером служат серии техпроцессов N5 и N4, включающие, соответственно, N5P и версии N4P и N4C. Такой подход позволяет компании максимально эффективно использовать дорогостоящее технологическое оборудование, а клиентам — снижать затраты за счёт повторного использования IP-блоков. Узлы N3P и N3X органично продолжают эту стратегию в рамках 3-нм семейства техпроцессов.

Несмотря на активное внимание к перспективным 2-нм техпроцессам, основанным на транзисторах с полным затвором (GAA), основная масса процессоров для клиентских устройств, которые выйдут на рынок в ближайшие кварталы, будет производиться с использованием техпроцессов семейства N3. К числу таких решений относятся смартфоны, планшеты и компьютеры новых поколений, запуск которых ожидается в 2025 году и позднее.