Od technologii procesowej po konkurencję dla klientów, TSMC i nową rundę walki Samsunga
W miarę jak prawo Moore'a stopniowo osiąga swój limit, po wprowadzeniu bardziej zaawansowanych procesów technologia, wyposażenie i bariery kapitałowe zaawansowanych procesów są niezwykle wysokie. Ograniczeniami zaawansowanych procesów są wysokie koszty, wysokie koszty i wysokie koszty produkcji. Inwestycja przyniosła pozytywne efekty zwrotne, zmuszając UMC i Global Foundry do rezygnacji z inwestycji w zaawansowane technologie. Obecnie tylko zaawansowane Intel, TSMC i Samsung należą do zaawansowanych graczy procesowych. Wysokie koszty badań i rozwoju skłoniły firmy do zwiększenia inwestycji w celu zaspokojenia popytu na rynku. Według IC Insights wydatki Samsunga i TSMC w czwartym kwartale osiągną rekordowy poziom.
Powyższy wykres pokazuje trendy wydatków inwestycyjnych Samsunga i TSMC w czwartym kwartale 2019 r. Jak pokazano na wykresie, obie firmy miały stosunkowo niskie wydatki na początku roku, a następnie podniosły swoje wydatki na bardziej umiarkowany poziom w drugi kwartał. Ponadto obie firmy ogłosiły podczas telekonferencji w trzecim kwartale, że planują podnieść wydatki w czwartym kwartale do rekordowego poziomu.
Za niesamowitą inwestycją TSMC
Już na konferencji prawnej w drugim kwartale 2019 r. TSMC ogłosiło, że kwota wydatków inwestycyjnych w tym roku będzie wyższa niż pierwotnie rzędu 10–11 mld USD. W październiku prezes TSMC, Wei Zhejia, prezes TSMC, powiedział, że postanowił w tym roku zwiększyć nakłady inwestycyjne, które szacuje się na 14-15 miliardów dolarów amerykańskich. W porównaniu z poprzednimi oczekiwaniami wzrost wynosi prawie 40%. 40% roku to rzadki wzrost w historii Tajwanu.
Jaka jest logika tej szokującej inwestycji?
1. Drogie urządzenia EUV
Według Wall Street Journal firmy takie jak TSMC, Intel i Samsung konkurują o produkcję mniejszych, szybszych procesorów. Ale najnowsze procesy produkcyjne wymagają nowych narzędzi produkcyjnych, które również napędzają rozwój fizyki. Należą do nich systemy wykorzystujące technologię EUV do tworzenia obwodów chipowych, które są znacznie węższe niż w przypadku korzystania z bardziej powszechnych źródeł.
Ale sprzęt EUV jest drogi, zwłaszcza jeśli konieczne jest wyposażenie całego zakładu produkującego półprzewodniki w sprzęt EUV. ASML to największy dostawca narzędzi do litografii EUV, który w trzecim kwartale sprzedał zaledwie siedem systemów EUV, generując przychody w wysokości 473 milionów euro (827 milionów dolarów). Koszt jednej maszyny wynosi około 118 milionów USD. Takie systemy wymagają również innych rodzajów urządzeń do kontroli i testowania procesów. Podsumowując, koszt budowy nowego, najnowocześniejszego zakładu do produkcji chipów wynosi obecnie miliardy dolarów.
Nic więc dziwnego, że producenci chipów otwierają portfele. TSMC planuje budowę fabryki 3 nm w parku naukowym na południu Tajwanu do końca tego roku. W tym roku w pełni przejmie sprzęt EUV produkowany wyłącznie przez ASML w Holandii.
2. W pełni załadowane zamówienia klientów, pojemność 7 nm jest napięta
Podaje się, że pojemność 7 nm TSMC zostanie w pełni naładowana w czwartym kwartale, a także w pierwszej połowie przyszłego roku będzie jej brakować. Analitycy branżowi, w tym procesor Apple A13, układ Huawei HiS i układ stacji bazowej 5G oraz procesor graficzny AMD są skoncentrowani w drugiej połowie roku, co powoduje, że pojemność TSMC wynosi 7 nm, czas dostawy jest również pewien, wydłuża się, TSMC wydłuża dostawę 7 nm czas wysyłki z pewnością będzie miał negatywny wpływ na wiele firm, które polegają na TSMC.
Jakiś czas temu AMD ogłosiło za pośrednictwem poczty elektronicznej, że procesor Ryzen 9 3950X, który miał zostać uruchomiony pod koniec września, został przedłużony do listopada. Chociaż AMD nie ujawniło przyczyny „spóźnienia” nowego produktu, 3950X korzysta z produkcji TSMC 7 nm. Przemysł uważa, że powinien współpracować z TSMC. 7nm pełne obciążenie, brak zasilania.
Ze względu na ograniczone zdolności produkcyjne TSMC, NVIDIA wybrała również 7 nm EUV Samsunga i TSMC jako procesor graficzny nowej generacji, co pozwoliło im do pewnego stopnia ograniczyć wpływ opóźnień w czasie dostawy TSMC.
Chociaż smartfony weszły poza sezonem w pierwszej połowie przyszłego roku, nadal brakuje 7nm pojemności. Ze względu na duży popyt, w tym układy telefonów komórkowych 5G, sztuczną inteligencję i procesory obliczeniowe o wysokiej wydajności (AI / HPC), procesory sieciowe, układy graficzne, jednostki centralne itp., A wszystkie przyjmują proces dostarczania 7 nm.
Według raportu medialnego Taiwan Electronics Times, Hisilicon Semiconductor Huawei ma najwyższy odsetek zamówień na półprzewodniki TSMC. Dzięki silnym zamówieniom 7 nm od Apple, Qualcomm, AMD, Bitcoin i Huawei Hisilicon, TSMC również przyjmuje bardziej agresywną strategię.
3. W pogoni za zaawansowaną technologią
Niedawno, podczas obchodów 33. rocznicy TSMC, Liu Deyin, przewodniczący i CEO, powiedział, że najbardziej zaawansowany proces 2 nm został uwzględniony w programie pilotażowym, a w przyszłym roku będzie produkować masowo proces 5 nm. Podkreślił również, że proces 7 nm TSMC działa w fabryce Taichung Wafer 15 od prawie dwóch lat, pisząc światowy rekord od produkcji próbnej do produkcji masowej i tworząc globalną inicjatywę, która produkuje ponad milion płytek.
Faworyzowany jest także proces 5 nm nowej generacji TSMC. Dzięki stopniowemu dzwonieniu komercyjnych dzwonów 5G klienci 5MC TSMC mają duże zapotrzebowanie na proces 5 nm, dlatego TSMC zdecydowało o przyspieszeniu budowy przepustowości 5 nm.
Czy ekspansja Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation będzie duża, czy powtórzy ekspansję 28 nanometrów w 2010 roku? W związku z tym Wei Zhejia wyjaśnił na spotkaniu: „Tym razem TSMC przeprowadził bardzo staranną analizę, a próg techniczny EUV jest niezwykle wysoki. Jestem przekonany, że nie powtórzę tych samych błędów, aby pojemność 5 nanometrów zostanie rozszerzony w przyszłości. W ciężar ”.
Przyspieszenie budowy przepustowości 5 nm nie tylko pomoże zapewnić wiodącą pozycję technologii TSMC, ale także pokaże, że popyt na 5G jest wysoki, a wzrost operacyjny będzie obiecujący w przyszłym roku. Według IC Insights większość obecnych inwestycji TSMC zostanie wykorzystanych do zwiększenia wydajności technologii 7 nm i 5 nm.
31 października prezes TSMC Liu Deyin powiedział na zakończenie dorocznego forum Tajwańskiego Semiconductor Industry Association (TSIA), że oczekuje się, że TSMC powiększy 8 000 pracowników R&D w celu zainwestowania w następne 20 lub 30 lat badań podstawowych w zakresie technologii, badań materiałowych i przemysł półprzewodników. TSMC powiedział, że zamierza zbudować nowe centrum badawczo-rozwojowe w Hsinchu, a kolejne 3 nm zostaną przeprowadzone w tym centrum badawczo-rozwojowym.
Obecne badania i rozwój w zakresie 3 nm w TSMC są zgodne z postępem, a program 2 nm również zaczyna być włączany do programu pilotażowego. Wei Zhejia, prezes TSMC, powiedział, że postęp procesu TSMC postępuje co dwa lata i nie widział żadnych oznak zmian. Liu Deyin, prezes TSMC, powiedział, że dopóki pomaga klientom, TSMC będzie to robić, ale niekoniecznie będzie to zgodne z prawem Moore'a.
Jednocześnie Samsung inwestuje również w fabryki, dążąc do ścigania TSMC na 5 nm i 3 nm GAA.
Atak Samsunga, możesz nadrobić zaległości?
Spraw, aby TSMC była zazdrosna
W dniu 7 października TSMC opublikowało komunikat prasowy, w którym ogłosił swoje pierwsze wprowadzenie procesu N7 + o sile 7 nm, który jako pierwszy wprowadził litografię w ultrafiolecie (EUV). W ciągu zaledwie kilku miesięcy wydajność była dość zbliżona do N7 pierwszej generacji, a N7 jest produkowany masowo od ponad roku. Zhang Xiaoqiang, zastępca dyrektora generalnego ds. Rozwoju biznesu TSMC, zwrócił uwagę w komunikacie prasowym, że sukces technologii litografii EUV może nie tylko wdrożyć wiodący projekt klienta, ale także stanowić doskonały dowód masowej produkcji o doskonałych możliwościach produkcyjnych. .
W opinii branży ten manuskrypt pełen trudnych i wykwalifikowanych terminów technicznych jest dyskretnym „wyświetlaniem tekstu”. Finansowani z zagranicy analitycy zwracali uwagę, że w przeszłości takie informacje produkcyjne, TSMC są zwykle tajne i udostępniane tylko klientom. Tym razem jest to niezwykle duży komunikat prasowy, a pokaz dla rywala Samsunga jest bardzo silny.
Według danych opublikowanych przez IC Insights, do końca 2018 r. Udział Samsunga w rynku wzrósł z 6% w ubiegłym roku do 14% w tym roku, co oznacza wzrost o 133,3% rok do roku, stając się drugą co do wielkości odlewnią wafli po TSMC. Ta prędkość rozwoju może być źródłem napięcia TSMC.
Z drugiej strony TSMC jest odlewnią od samego początku, a działalność Samsunga rozpoczęła się oficjalnie dopiero w 2005 r., Ale dotyczy to głównie wysokiej klasy SoC, a jego udział w rynku nie jest wysoki. W ten sposób, w ciągu niespełna 20 lat, Samsung wyprzedził Gexin i UMC dzięki swojej technologii odlewniczej i jest zdecydowanie na drugim miejscu pod względem wielkości odlewni. Jego siły nie można przecenić.
W ostatnich latach Samsung rzeczywiście został podzielony na odlewnię. Oprócz wyżej wspomnianego NVIDIA wybrał Samsunga, Qualcomm jest również znany. Podobno układ Qualcomm Xiaolong 865 będzie produkowany w technologii Samsung 7nm Extreme Ultraviolet (EUV). Jednak chociaż Samsung otworzył się na 7 nm, wciąż jest duża różnica z TSMC.
Pod względem udziału w rynku przychody TSMC w III kw. 2019 r. Wyniosły 3,459 mld USD, co stanowi wzrost o 13% rok do roku. Udział w rynku globalnym wzrósł o 1,3 punktu procentowego z poprzedniego kwartału do 50,5%. Udział Samsung Electronics w rynku wzrósł tylko o 0,5 punktu procentowego do 18,5%. Oznacza to, że różnica między nimi się powiększy.
Porównanie procesów
Rywalizacja między TSMC a Samsungiem robi się coraz gorętsza. Niezależnie od tego, czy jest to promocja techniczna czy medialna, obie strony nie będą się wzajemnie udzielać. Kto może naprawdę wygrać? Istnieją trzy główne obserwacje: 7 nm EUV do masowej produkcji w tym roku, wojna o parzystości 5G w przyszłym roku oraz technologia 3 nm „Gate-All-Around” (GAA).
Zgodnie z poprzednim raportem z pracy encyklopedii półprzewodników nad TSMC i porównaniem procesów Samsunga, z poniższego rysunku wynika, że chociaż Samsung 7LPP wykorzystuje EUV i ma najmniejszą M2P (36 nm), 7LPP ma niską gęstość tranzystorów. 7FF TSMC. TSMC wykorzystuje mniejszą liczbę ścieżek (ścieżek), aby gęstość tranzystora 7FF była nieco wyższa niż 7LPP, a 7FFP używa SDB, aby osiągnąć wyższą gęstość. Uaktualnienie TSMC 7FF do 7FFP z EUV zmniejszyło liczbę masek, a gęstość tranzystora SDB wzrosła o 18%.
W procesie 5 nm zarówno Samsung, jak i TSMC zaczęły otrzymywać zamówienia na masową produkcję o ryzyku 5 nm, a także przygotowują się do masowej produkcji w przyszłym roku. Jak widać na poniższym rysunku, gęstość tranzystora TSMC w węźle 5 nm będzie 1,37 razy większa niż Samsunga, ale względny koszt wafla jest nieco niższy niż Samsunga!
Gdy prawo Moore'a stopniowo osiąga granicę fizyczną, 3 nm jest uważane za ostatnią generację krzemowych procesów półprzewodnikowych, ponieważ węzeł 1 nm będzie podlegał silnym zakłóceniom. Aby rozwiązać ten problem, Samsung ogłosił zastosowanie technologii tranzystorowej bramki surround GAA w węźle 3 nm do tworzenia MBCFET (FET z wieloma mostkami) przy użyciu urządzeń nanochipowych, które mogą znacznie poprawić tranzystory. Wydajność, głównie zastępująca technologię tranzystorową FinFET.
Dzisiaj, gdy prawo Moore'a zwalnia, jest to okazja, by Samsung mógł ścigać. 3nm jest głównym celem zakładu Samsunga, ponieważ ten przemysł węzłów zrezygnuje z tranzystorów FinFET, aby zamienić tranzystory GAA, Samsung jako pierwszy ogłasza proces 3 nm GAA. Na najnowszym forum technologii 5G Samsung wskazał, że jego proces 3 nm zakończy fazę badań i rozwoju w przyszłym roku.
Jednak TSMC nie chce, aby Samsung przejął inicjatywę w procesie odlewniczym. SEMICON Taiwan 2019 TSMC ujawniło swoją zdolność do osiągnięcia procesu 1 nm i oczekuje się, że zainwestuje 6,5 mld USD w technologię 2 nm, a rozpocznie się w 2024 r. Wyprodukuj produkty 2 nm i odzyskaj prawo do wypowiadania się na temat technologii odlewniczej.
Sojusz Huawei z TSMC
Według tajwańskiego DigiTImes, jako producent bez fabless, spółka zależna Huawei, Hais, ma największy udział w zamówieniach procesowych do mikroobróbki TSMC. W ostatnich latach TSMC stał się indeksem „zapasów koncepcyjnych Huawei”. Huawei Hisilicon jest drugim co do wielkości klientem TSMC po Apple, stanowiącym 8% przychodów TSMC w ubiegłym roku i 11% w pierwszym i drugim kwartale tego roku. .
Wśród sprzedaży TSMC w trzecim kwartale tego roku chińskie firmy stanowiły 20%, co stanowi wzrost o 5% w tym samym okresie, głównie ze względu na silnego sojusznika Huawei. Obecnie tylko Samsung Electronics i TSMC wprowadziły procesy mikroobróbki poniżej 7 nanometrów. Huawei Haisi przekazał wszystkie swoje zamówienia TSMC. Niektórzy analitycy twierdzą, że TSMC również się odwzajemni, dając pierwszeństwo rozkazom Haysa. Dlatego jest mało prawdopodobne, że Hess przejdzie na Samsunga.
Wraz z pogłębieniem współpracy między Huawei HiSilicon i TSMC Samsungowi trudno jest osiągnąć ambicję 2030 roku. Oprócz Huawei TSMC pozyskał także klientów, takich jak Apple, AMD i Qualcomm.
Billion billion 20 miliardów dolarów w półprzewodnikach
W głównej działalności Samsunga w tym kwartale przychody z działów komunikacji mobilnej i paneli IT były wyższe niż w analogicznym okresie ubiegłego roku, a wydajność działu elektroniki użytkowej była zasadniczo taka sama jak w roku ubiegłym. Sam najbardziej dochodowy sektor półprzewodników ma zysk operacyjny w wysokości 3,05 biliona wonów (około 18 847 miliardów juanów), co oznacza gwałtowny spadek o 77,66% rok do roku. To nie jest mały wpływ na Samsunga. W obliczu dalszego spadku wydajności Samsung dokonał kilku reform, w tym zmniejszenia pojemności i inwestycji w układy pamięci masowej oraz przyspieszenia przejścia na logiczne odlewnictwo układów scalonych.
Mimo że przychody Samsunga w trzecim kwartale tego roku nie były satysfakcjonujące, w tym roku wydały w tym roku 20 miliardów dolarów na półprzewodniki. Inwestycja Samsunga w tym roku osiągnęła 29 trylionów wygranych (około 24,8 miliarda dolarów amerykańskich), mniej więcej tyle samo, co w ubiegłym roku, w tym sektor półprzewodników zainwestował w sumie 23,3 tryliona wygranych (około 20 miliardów dolarów). Jakiś czas temu Samsung zamówił również 15 zaawansowanych urządzeń EUV od ASML, o wartości 3 trylionów wygranych, około 18,1 miliarda juanów i dostarczonych w ciągu trzech lat.
Według wcześniejszych raportów Business Korea, Samsung Electronics jest również zobowiązana do zapewnienia bezpieczeństwa technologii mikroobróbki w oparciu o najnowsze zmiany na rynku półprzewodników. Samsung planuje masową produkcję 3 nanometrów w 2021 roku, rok przed TSMC. Jednak w porównaniu z TSMC firma nie działała szybko. TSMC ogłosiło plan inwestycji na dużą skalę dla procesu 3 nm i rozpoczął budowę nowego zakładu.
Obecnie, ze względu na japońskie ograniczenia eksportowe dotyczące materiałów do produkcji półprzewodników, takich jak fotomaski, niepewność Samsunga wciąż rośnie. Znawca branży powiedział, że Samsung zakończył badania i rozwój technologii 3 nm i zatrudnia wielu powiązanych techników sprzętu w ekstremalnym procesie ultrafioletowym.
W przeciwieństwie do planów TSMC dotyczących ogłoszenia procesu 2 nm, Samsung Electronics nie ujawnił jeszcze konkretnych planów dotyczących procesu 2 nm.
Czy nowe technologie mogą wspierać proces ewolucji?
Zgodnie z prawem Moore'a, układy scalone nadal ewoluują do bardziej subtelnych rozmiarów, a zaawansowane procesy są najbardziej zaawansowanymi węzłami w produkcji układów scalonych. W historii Intel był kiedyś dominującym graczem w zaawansowanych procesach. Od 2015 r. Tajwańscy założyciele i Samsung doganiają Intel.
Aby kontynuować prawo Moore'a, wszystkie wielopoziomowe nowe technologie są genialne. Pierwszym z nich jest proces litografii: dwie ścieżki techniczne dla ekstremalnej litografii ultrafioletowej (EUV) i samoregulujące poczwórne wzornictwo (193i SAQP); drugi to materiał: niewielka ilość kluczowej warstwy metalu przy użyciu kobaltu (Co). Wszyscy trzej producenci używają niewielkiej ilości metalicznego kobaltu w kluczowej metalowej podszewce; trzeci to projekt konstrukcyjny: oczekuje się, że prędkość redukcji obszaru chipa zwolni po 2024 r., zmieniając się w tranzystor pionowy lub rozwój struktury trójwymiarowej.
Podczas niedawnego połączenia konferencyjnego dyrektor generalny firmy Intel Bob Swan wspomniał, że Intel powróci do TIck-Tock na dwa lata. Powiedział, że minęła era produktów Intela 10 nm
Powyższy wykres pokazuje trendy wydatków inwestycyjnych Samsunga i TSMC w czwartym kwartale 2019 r. Jak pokazano na wykresie, obie firmy miały stosunkowo niskie wydatki na początku roku, a następnie podniosły swoje wydatki na bardziej umiarkowany poziom w drugi kwartał. Ponadto obie firmy ogłosiły podczas telekonferencji w trzecim kwartale, że planują podnieść wydatki w czwartym kwartale do rekordowego poziomu.
Za niesamowitą inwestycją TSMC
Już na konferencji prawnej w drugim kwartale 2019 r. TSMC ogłosiło, że kwota wydatków inwestycyjnych w tym roku będzie wyższa niż pierwotnie rzędu 10–11 mld USD. W październiku prezes TSMC, Wei Zhejia, prezes TSMC, powiedział, że postanowił w tym roku zwiększyć nakłady inwestycyjne, które szacuje się na 14-15 miliardów dolarów amerykańskich. W porównaniu z poprzednimi oczekiwaniami wzrost wynosi prawie 40%. 40% roku to rzadki wzrost w historii Tajwanu.
Jaka jest logika tej szokującej inwestycji?
1. Drogie urządzenia EUV
Według Wall Street Journal firmy takie jak TSMC, Intel i Samsung konkurują o produkcję mniejszych, szybszych procesorów. Ale najnowsze procesy produkcyjne wymagają nowych narzędzi produkcyjnych, które również napędzają rozwój fizyki. Należą do nich systemy wykorzystujące technologię EUV do tworzenia obwodów chipowych, które są znacznie węższe niż w przypadku korzystania z bardziej powszechnych źródeł.
Ale sprzęt EUV jest drogi, zwłaszcza jeśli konieczne jest wyposażenie całego zakładu produkującego półprzewodniki w sprzęt EUV. ASML to największy dostawca narzędzi do litografii EUV, który w trzecim kwartale sprzedał zaledwie siedem systemów EUV, generując przychody w wysokości 473 milionów euro (827 milionów dolarów). Koszt jednej maszyny wynosi około 118 milionów USD. Takie systemy wymagają również innych rodzajów urządzeń do kontroli i testowania procesów. Podsumowując, koszt budowy nowego, najnowocześniejszego zakładu do produkcji chipów wynosi obecnie miliardy dolarów.
Nic więc dziwnego, że producenci chipów otwierają portfele. TSMC planuje budowę fabryki 3 nm w parku naukowym na południu Tajwanu do końca tego roku. W tym roku w pełni przejmie sprzęt EUV produkowany wyłącznie przez ASML w Holandii.
2. W pełni załadowane zamówienia klientów, pojemność 7 nm jest napięta
Podaje się, że pojemność 7 nm TSMC zostanie w pełni naładowana w czwartym kwartale, a także w pierwszej połowie przyszłego roku będzie jej brakować. Analitycy branżowi, w tym procesor Apple A13, układ Huawei HiS i układ stacji bazowej 5G oraz procesor graficzny AMD są skoncentrowani w drugiej połowie roku, co powoduje, że pojemność TSMC wynosi 7 nm, czas dostawy jest również pewien, wydłuża się, TSMC wydłuża dostawę 7 nm czas wysyłki z pewnością będzie miał negatywny wpływ na wiele firm, które polegają na TSMC.
Jakiś czas temu AMD ogłosiło za pośrednictwem poczty elektronicznej, że procesor Ryzen 9 3950X, który miał zostać uruchomiony pod koniec września, został przedłużony do listopada. Chociaż AMD nie ujawniło przyczyny „spóźnienia” nowego produktu, 3950X korzysta z produkcji TSMC 7 nm. Przemysł uważa, że powinien współpracować z TSMC. 7nm pełne obciążenie, brak zasilania.
Ze względu na ograniczone zdolności produkcyjne TSMC, NVIDIA wybrała również 7 nm EUV Samsunga i TSMC jako procesor graficzny nowej generacji, co pozwoliło im do pewnego stopnia ograniczyć wpływ opóźnień w czasie dostawy TSMC.
Chociaż smartfony weszły poza sezonem w pierwszej połowie przyszłego roku, nadal brakuje 7nm pojemności. Ze względu na duży popyt, w tym układy telefonów komórkowych 5G, sztuczną inteligencję i procesory obliczeniowe o wysokiej wydajności (AI / HPC), procesory sieciowe, układy graficzne, jednostki centralne itp., A wszystkie przyjmują proces dostarczania 7 nm.
Według raportu medialnego Taiwan Electronics Times, Hisilicon Semiconductor Huawei ma najwyższy odsetek zamówień na półprzewodniki TSMC. Dzięki silnym zamówieniom 7 nm od Apple, Qualcomm, AMD, Bitcoin i Huawei Hisilicon, TSMC również przyjmuje bardziej agresywną strategię.
3. W pogoni za zaawansowaną technologią
Niedawno, podczas obchodów 33. rocznicy TSMC, Liu Deyin, przewodniczący i CEO, powiedział, że najbardziej zaawansowany proces 2 nm został uwzględniony w programie pilotażowym, a w przyszłym roku będzie produkować masowo proces 5 nm. Podkreślił również, że proces 7 nm TSMC działa w fabryce Taichung Wafer 15 od prawie dwóch lat, pisząc światowy rekord od produkcji próbnej do produkcji masowej i tworząc globalną inicjatywę, która produkuje ponad milion płytek.
Faworyzowany jest także proces 5 nm nowej generacji TSMC. Dzięki stopniowemu dzwonieniu komercyjnych dzwonów 5G klienci 5MC TSMC mają duże zapotrzebowanie na proces 5 nm, dlatego TSMC zdecydowało o przyspieszeniu budowy przepustowości 5 nm.
Czy ekspansja Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation będzie duża, czy powtórzy ekspansję 28 nanometrów w 2010 roku? W związku z tym Wei Zhejia wyjaśnił na spotkaniu: „Tym razem TSMC przeprowadził bardzo staranną analizę, a próg techniczny EUV jest niezwykle wysoki. Jestem przekonany, że nie powtórzę tych samych błędów, aby pojemność 5 nanometrów zostanie rozszerzony w przyszłości. W ciężar ”.
Przyspieszenie budowy przepustowości 5 nm nie tylko pomoże zapewnić wiodącą pozycję technologii TSMC, ale także pokaże, że popyt na 5G jest wysoki, a wzrost operacyjny będzie obiecujący w przyszłym roku. Według IC Insights większość obecnych inwestycji TSMC zostanie wykorzystanych do zwiększenia wydajności technologii 7 nm i 5 nm.
31 października prezes TSMC Liu Deyin powiedział na zakończenie dorocznego forum Tajwańskiego Semiconductor Industry Association (TSIA), że oczekuje się, że TSMC powiększy 8 000 pracowników R&D w celu zainwestowania w następne 20 lub 30 lat badań podstawowych w zakresie technologii, badań materiałowych i przemysł półprzewodników. TSMC powiedział, że zamierza zbudować nowe centrum badawczo-rozwojowe w Hsinchu, a kolejne 3 nm zostaną przeprowadzone w tym centrum badawczo-rozwojowym.
Obecne badania i rozwój w zakresie 3 nm w TSMC są zgodne z postępem, a program 2 nm również zaczyna być włączany do programu pilotażowego. Wei Zhejia, prezes TSMC, powiedział, że postęp procesu TSMC postępuje co dwa lata i nie widział żadnych oznak zmian. Liu Deyin, prezes TSMC, powiedział, że dopóki pomaga klientom, TSMC będzie to robić, ale niekoniecznie będzie to zgodne z prawem Moore'a.
Jednocześnie Samsung inwestuje również w fabryki, dążąc do ścigania TSMC na 5 nm i 3 nm GAA.
Atak Samsunga, możesz nadrobić zaległości?
Spraw, aby TSMC była zazdrosna
W dniu 7 października TSMC opublikowało komunikat prasowy, w którym ogłosił swoje pierwsze wprowadzenie procesu N7 + o sile 7 nm, który jako pierwszy wprowadził litografię w ultrafiolecie (EUV). W ciągu zaledwie kilku miesięcy wydajność była dość zbliżona do N7 pierwszej generacji, a N7 jest produkowany masowo od ponad roku. Zhang Xiaoqiang, zastępca dyrektora generalnego ds. Rozwoju biznesu TSMC, zwrócił uwagę w komunikacie prasowym, że sukces technologii litografii EUV może nie tylko wdrożyć wiodący projekt klienta, ale także stanowić doskonały dowód masowej produkcji o doskonałych możliwościach produkcyjnych. .
W opinii branży ten manuskrypt pełen trudnych i wykwalifikowanych terminów technicznych jest dyskretnym „wyświetlaniem tekstu”. Finansowani z zagranicy analitycy zwracali uwagę, że w przeszłości takie informacje produkcyjne, TSMC są zwykle tajne i udostępniane tylko klientom. Tym razem jest to niezwykle duży komunikat prasowy, a pokaz dla rywala Samsunga jest bardzo silny.
Według danych opublikowanych przez IC Insights, do końca 2018 r. Udział Samsunga w rynku wzrósł z 6% w ubiegłym roku do 14% w tym roku, co oznacza wzrost o 133,3% rok do roku, stając się drugą co do wielkości odlewnią wafli po TSMC. Ta prędkość rozwoju może być źródłem napięcia TSMC.
Z drugiej strony TSMC jest odlewnią od samego początku, a działalność Samsunga rozpoczęła się oficjalnie dopiero w 2005 r., Ale dotyczy to głównie wysokiej klasy SoC, a jego udział w rynku nie jest wysoki. W ten sposób, w ciągu niespełna 20 lat, Samsung wyprzedził Gexin i UMC dzięki swojej technologii odlewniczej i jest zdecydowanie na drugim miejscu pod względem wielkości odlewni. Jego siły nie można przecenić.
W ostatnich latach Samsung rzeczywiście został podzielony na odlewnię. Oprócz wyżej wspomnianego NVIDIA wybrał Samsunga, Qualcomm jest również znany. Podobno układ Qualcomm Xiaolong 865 będzie produkowany w technologii Samsung 7nm Extreme Ultraviolet (EUV). Jednak chociaż Samsung otworzył się na 7 nm, wciąż jest duża różnica z TSMC.
Pod względem udziału w rynku przychody TSMC w III kw. 2019 r. Wyniosły 3,459 mld USD, co stanowi wzrost o 13% rok do roku. Udział w rynku globalnym wzrósł o 1,3 punktu procentowego z poprzedniego kwartału do 50,5%. Udział Samsung Electronics w rynku wzrósł tylko o 0,5 punktu procentowego do 18,5%. Oznacza to, że różnica między nimi się powiększy.
Porównanie procesów
Rywalizacja między TSMC a Samsungiem robi się coraz gorętsza. Niezależnie od tego, czy jest to promocja techniczna czy medialna, obie strony nie będą się wzajemnie udzielać. Kto może naprawdę wygrać? Istnieją trzy główne obserwacje: 7 nm EUV do masowej produkcji w tym roku, wojna o parzystości 5G w przyszłym roku oraz technologia 3 nm „Gate-All-Around” (GAA).
Zgodnie z poprzednim raportem z pracy encyklopedii półprzewodników nad TSMC i porównaniem procesów Samsunga, z poniższego rysunku wynika, że chociaż Samsung 7LPP wykorzystuje EUV i ma najmniejszą M2P (36 nm), 7LPP ma niską gęstość tranzystorów. 7FF TSMC. TSMC wykorzystuje mniejszą liczbę ścieżek (ścieżek), aby gęstość tranzystora 7FF była nieco wyższa niż 7LPP, a 7FFP używa SDB, aby osiągnąć wyższą gęstość. Uaktualnienie TSMC 7FF do 7FFP z EUV zmniejszyło liczbę masek, a gęstość tranzystora SDB wzrosła o 18%.
W procesie 5 nm zarówno Samsung, jak i TSMC zaczęły otrzymywać zamówienia na masową produkcję o ryzyku 5 nm, a także przygotowują się do masowej produkcji w przyszłym roku. Jak widać na poniższym rysunku, gęstość tranzystora TSMC w węźle 5 nm będzie 1,37 razy większa niż Samsunga, ale względny koszt wafla jest nieco niższy niż Samsunga!
Gdy prawo Moore'a stopniowo osiąga granicę fizyczną, 3 nm jest uważane za ostatnią generację krzemowych procesów półprzewodnikowych, ponieważ węzeł 1 nm będzie podlegał silnym zakłóceniom. Aby rozwiązać ten problem, Samsung ogłosił zastosowanie technologii tranzystorowej bramki surround GAA w węźle 3 nm do tworzenia MBCFET (FET z wieloma mostkami) przy użyciu urządzeń nanochipowych, które mogą znacznie poprawić tranzystory. Wydajność, głównie zastępująca technologię tranzystorową FinFET.
Dzisiaj, gdy prawo Moore'a zwalnia, jest to okazja, by Samsung mógł ścigać. 3nm jest głównym celem zakładu Samsunga, ponieważ ten przemysł węzłów zrezygnuje z tranzystorów FinFET, aby zamienić tranzystory GAA, Samsung jako pierwszy ogłasza proces 3 nm GAA. Na najnowszym forum technologii 5G Samsung wskazał, że jego proces 3 nm zakończy fazę badań i rozwoju w przyszłym roku.
Jednak TSMC nie chce, aby Samsung przejął inicjatywę w procesie odlewniczym. SEMICON Taiwan 2019 TSMC ujawniło swoją zdolność do osiągnięcia procesu 1 nm i oczekuje się, że zainwestuje 6,5 mld USD w technologię 2 nm, a rozpocznie się w 2024 r. Wyprodukuj produkty 2 nm i odzyskaj prawo do wypowiadania się na temat technologii odlewniczej.
Sojusz Huawei z TSMC
Według tajwańskiego DigiTImes, jako producent bez fabless, spółka zależna Huawei, Hais, ma największy udział w zamówieniach procesowych do mikroobróbki TSMC. W ostatnich latach TSMC stał się indeksem „zapasów koncepcyjnych Huawei”. Huawei Hisilicon jest drugim co do wielkości klientem TSMC po Apple, stanowiącym 8% przychodów TSMC w ubiegłym roku i 11% w pierwszym i drugim kwartale tego roku. .
Wśród sprzedaży TSMC w trzecim kwartale tego roku chińskie firmy stanowiły 20%, co stanowi wzrost o 5% w tym samym okresie, głównie ze względu na silnego sojusznika Huawei. Obecnie tylko Samsung Electronics i TSMC wprowadziły procesy mikroobróbki poniżej 7 nanometrów. Huawei Haisi przekazał wszystkie swoje zamówienia TSMC. Niektórzy analitycy twierdzą, że TSMC również się odwzajemni, dając pierwszeństwo rozkazom Haysa. Dlatego jest mało prawdopodobne, że Hess przejdzie na Samsunga.
Wraz z pogłębieniem współpracy między Huawei HiSilicon i TSMC Samsungowi trudno jest osiągnąć ambicję 2030 roku. Oprócz Huawei TSMC pozyskał także klientów, takich jak Apple, AMD i Qualcomm.
Billion billion 20 miliardów dolarów w półprzewodnikach
W głównej działalności Samsunga w tym kwartale przychody z działów komunikacji mobilnej i paneli IT były wyższe niż w analogicznym okresie ubiegłego roku, a wydajność działu elektroniki użytkowej była zasadniczo taka sama jak w roku ubiegłym. Sam najbardziej dochodowy sektor półprzewodników ma zysk operacyjny w wysokości 3,05 biliona wonów (około 18 847 miliardów juanów), co oznacza gwałtowny spadek o 77,66% rok do roku. To nie jest mały wpływ na Samsunga. W obliczu dalszego spadku wydajności Samsung dokonał kilku reform, w tym zmniejszenia pojemności i inwestycji w układy pamięci masowej oraz przyspieszenia przejścia na logiczne odlewnictwo układów scalonych.
Mimo że przychody Samsunga w trzecim kwartale tego roku nie były satysfakcjonujące, w tym roku wydały w tym roku 20 miliardów dolarów na półprzewodniki. Inwestycja Samsunga w tym roku osiągnęła 29 trylionów wygranych (około 24,8 miliarda dolarów amerykańskich), mniej więcej tyle samo, co w ubiegłym roku, w tym sektor półprzewodników zainwestował w sumie 23,3 tryliona wygranych (około 20 miliardów dolarów). Jakiś czas temu Samsung zamówił również 15 zaawansowanych urządzeń EUV od ASML, o wartości 3 trylionów wygranych, około 18,1 miliarda juanów i dostarczonych w ciągu trzech lat.
Według wcześniejszych raportów Business Korea, Samsung Electronics jest również zobowiązana do zapewnienia bezpieczeństwa technologii mikroobróbki w oparciu o najnowsze zmiany na rynku półprzewodników. Samsung planuje masową produkcję 3 nanometrów w 2021 roku, rok przed TSMC. Jednak w porównaniu z TSMC firma nie działała szybko. TSMC ogłosiło plan inwestycji na dużą skalę dla procesu 3 nm i rozpoczął budowę nowego zakładu.
Obecnie, ze względu na japońskie ograniczenia eksportowe dotyczące materiałów do produkcji półprzewodników, takich jak fotomaski, niepewność Samsunga wciąż rośnie. Znawca branży powiedział, że Samsung zakończył badania i rozwój technologii 3 nm i zatrudnia wielu powiązanych techników sprzętu w ekstremalnym procesie ultrafioletowym.
W przeciwieństwie do planów TSMC dotyczących ogłoszenia procesu 2 nm, Samsung Electronics nie ujawnił jeszcze konkretnych planów dotyczących procesu 2 nm.
Czy nowe technologie mogą wspierać proces ewolucji?
Zgodnie z prawem Moore'a, układy scalone nadal ewoluują do bardziej subtelnych rozmiarów, a zaawansowane procesy są najbardziej zaawansowanymi węzłami w produkcji układów scalonych. W historii Intel był kiedyś dominującym graczem w zaawansowanych procesach. Od 2015 r. Tajwańscy założyciele i Samsung doganiają Intel.
Aby kontynuować prawo Moore'a, wszystkie wielopoziomowe nowe technologie są genialne. Pierwszym z nich jest proces litografii: dwie ścieżki techniczne dla ekstremalnej litografii ultrafioletowej (EUV) i samoregulujące poczwórne wzornictwo (193i SAQP); drugi to materiał: niewielka ilość kluczowej warstwy metalu przy użyciu kobaltu (Co). Wszyscy trzej producenci używają niewielkiej ilości metalicznego kobaltu w kluczowej metalowej podszewce; trzeci to projekt konstrukcyjny: oczekuje się, że prędkość redukcji obszaru chipa zwolni po 2024 r., zmieniając się w tranzystor pionowy lub rozwój struktury trójwymiarowej.
Podczas niedawnego połączenia konferencyjnego dyrektor generalny firmy Intel Bob Swan wspomniał, że Intel powróci do TIck-Tock na dwa lata. Powiedział, że minęła era produktów Intela 10 nm