Новости по теме «Samsung переименует 3 нм техпроцесс в 2 нм»

За последние годы Samsung Foundry потеряла ряд клиентов из-за высокого процента производственного брака и проблем с теплоотводом.

И вот теперь инвестиционная фирма Hi Investment & Securities опубликовала отчёт, согласно которому выход годной продукции по 4 нм процессу Samsung Foundry превысил уровень 75%. У TSMC этот уровень составляет 80%. В то же время при производстве по 3 нм нормам у корейской компании дела идут лучше. Так, выход годной продукции у Samsung составляет 60%, в то время как у TSMC — 55%. Это значит, что Samsung добилась лучших результатов и большей эффективности производства, что может позволить ей вернуть клиентов, потерянных на этапах лидерства 4 нм и 5 нм технологий.

NVIDIA и Qualcomm сообщают, что рассматривают вариант возвращения к Samsung на второе поколение 3 нм процесса (SF3), в основном из-за того, что производственные мощности TSMC выкуплены Apple. Кроме того, чипы TSMC, которые будут производиться на заводах в Японии и США, будут на 15—30% дороже тайваньских, что также подталкивает заказчиков к смене подрядчика.

Для производства используется архитектура транзисторов GAA (Gate-All-Around — окружающий затвор). Мультимостовые каналы FET (MBCFET) и технология GAA объединены Samsung впервые в мире, обойдя ограничения FinFET. При этом удалось поднять энергоэффективность за счёт снижения напряжения поддержки, а также увеличить производительность, подняв силу тока.

Южнокорейский гигант начал первое применение нанолистовых транзисторов в составе высокопроизводительных полупроводниковых чипов.

Если говорить в цифрах, то изменения при переходе от 5 нм к 3 нм станут весьма значительными. Так, энергопотребление будет снижено на 45%, а производительность вырастет на 23%. Площадь микросхемы при этом будет снижена на 16%. При переходе на второе поколение 3 нм процесса энергопотребление будет снижено на 50%, производительность вырастет на 30%, а площадь будет снижена на 35%.

Корейский гигант заявил, что уже в первой половине 2022 года он начнёт производство микросхем по технологии 3 нм, а второе поколение этих чипов появится в 2023. Двумя годами позднее, в 2025, компания будет готова реализовать 2 нм технологию.

Новые техпроцессы компании будут использовать технологии GAA и Multi-Bridge-Channel FET. Первая версия 3 нм процесс производства обеспечит 35% сокращение размера, 30% прирост производительности или 50% снижение энергопотребления, по сравнению с 5 нм технологией. Также 3 нм блины логически близки к технологии 4 нм, которая уже выведена Samsung на массовое производство.

В то же время представитель Samsung на конференции сообщил, что компания продолжит инвестировать в технологию FinFET. Несмотря на то, что 14 нм процесс FinFET устарел на несколько лет, компания продолжает его улучшать, добавив поддержку высокого напряжения 3,3 В и встраиваемую твердотельную память MRAM, повышая скорость и плотность записи.

Технология N3 позволит поднять производительность на 10—15%. При этом массовое производство по технологии с элементами 3 нм начнётся во второй половине 2022 года. Этот основанный на FinFET процесс обещает заметный прорыв, по сравнению с N5 первого поколения. Он не только обеспечит прирост производительности в 10—15%, но и снизит энергопотребление на 25—30% при той же скорости. Плотность транзисторов увеличится в 1,7 раза, а памяти SRAM в 1,2 раза. Плотность аналоговых устройств возрастёт в 1,1 раза.

Спрос на эту технологию будет крайне высоким. Компания ожидает, что по этому процессу будет произведено вдвое больше микросхем, чем по N5.

Следующий шаг, N2, станет самым значим прорывом в производстве микросхем за последние годы. В этом процессе TSMC откажется от FinFET в пользу нанолистовой технологии. По словам компании, нанолистовые транзисторы имеют на 15% меньше Vt-вариаций, что «очень хорошо», по сравнению с FinFET.

Также говоря о 2 нм технологии, компания сообщила, где будет находится это предприятие. Его построят в тайваньском Синьчжу. Называться предприятие будет Fab 20. Пока же возведение завода находится на этапе приобретения земли.

По информации Digitimes компания TSMC столкнулась с трудностями при разработке 3 нм процесса, которые могут привести к задержке реализации технологии. В свою очередь и Samsung не может достичь успеха с 3 нм технологией, что также выбивает её из графика. Всё это может привести к тому, что 5 нм процесс будет существовать дольше, чем планировалось, замедлив прогресс компаний, полагающихся на передовые технологии производства.

Если это так, то у Intel есть отличный шанс догнать Азиатские компании. В настоящее время Intel расширяет ассортимент продуктов, изготавливаемых по 10 нм нормам. При этом 10 нм технология Intel эквивалентна 7 нм TSMC в плане размеров транзисторов.

Это будет улучшенная версия технологии 3 нм. Наверное, никого не удивит, что одним из первых клиентов на неё будет Apple. Это компания всегда отличалась большими аппетитами на производственные мощности. И теперь эти аппетиты выросли, ведь к SoC для iPhone и iPad теперь добавились ещё и процессоры для ПК.

Массовое производство по 3 нм технологии начнётся уже во второй половине 2022 года. А уже годом позднее появится улучшенная версия этой технологии.

В настоящее время тайваньский производитель микросхем является лидером рынка и предлагает удобные для разработчиков решения и передовые технологии производства. На втором месте находится Samsung, однако её технологии не столь совершенны, как у TSMC. Остальные же производители уже несколько лет не могут угнаться за лидерами.

Мы все считаем, что уменьшение техпроцесса приводит к росту плотности транзисторов на пластине за счёт того, что ключевые элементы становятся всё меньших размеров. Однако Вон заявил, что современные схемы наименования техпроцессов не имеют отношения к технологическим решениям, реализованным в микросхемах. Он отмечает, что это лишь брендинг.

«Раньше было так, что технологический узел, величина узла, что-то означала, как-то выражалась технологически на пластине. Сегодня эти значения — просто числа. Они как модели автомобилей. Как BMW пятой серии, или Mazda 6. Не имеет значения, что значат эти числа, это просто цель для следующей технологии, имя для неё. Так что давайте не путать наименования узлов с тем, что эта технология на самом деле предлагает».

По информации SEDailyполупроводниковое подразделение Samsung Electronics получит от ASML самую совершенную машину для литографии по процессу High-NA EUV, которая называется TwinScan EXE:5000. Первым же в мире клиентом ASML на машины для High-NA EUV стала Intel, для использования на заводах в США, а также TSMC для применения на Тайване. Следующим же будет Samsung.

Intel заплатила миллиарды долларов за первую волну машин нового типа, при этом Samsung заказала 8 таких машин. Конкурент Samsung в области DRAM, также корейская SK Hynix, тоже рассчитывает заполучить машины EXE:5200 High-NA EUV в ближайшем будущем.

Первые микросхемы, выпущенные на новом оборудовании, Samsung сможет показать в первой половине 2025 года.

Для выпуска микросхем компания хочет задействовать роботов и искусственный интеллект, что позволит создать более автоматизированное производство 2 нм чипов, в основном для продвинутых задач ИИ. Прототипирование первых микропроцессоров запланировано на начало следующего года, однако коммерческий выпуск состоится не раньше 2027 года. Высокий уровень автоматизации позволит Rapidus заметно сократить производственный цикл, обеспечив выпуск продукции в три раза быстрее, чем у конкурентов.

Корпуса нового завода будут завершены уже в октябре, в то время как оборудование для ультрафиолетовой литографии поступит в декабре, позволив продолжить процесс наладки производства.

Очевидно, что у бизнеса Rapidus уже заложено технологическое отставание, поскольку ведущие производители микросхем планируют переход на 2 нм процесс уже в 2025 году. Однако компания ожидает, что рынок искусственного интеллекта продолжит стремительный рост, поэтому её продукция, даже несколько технологически отсталая, найдёт своего клиента. Особенно если учесть, что производство будет быстрым и с бескомпромиссным качеством.

В качестве причины поднятия цены называется несоответствующая добавленная стоимость и прибыль на фоне существующего рынка. Ранее компания уже сообщала, что будет постепенно поднимать стоимость на свои услуги, однако это повышение будет предпринято незамедлительно. Соответственно, это также приведёт и к подорожанию потребительских устройств. В настоящее время 3 нм и 5 нм производственные мощности TSMC загружены на 100%, поэтому компания может себе позволить поднять цены, не рискуя потерять клиентов.

Кроме подорожания производства блинов, TSMC также хочет повысить цену на упаковку процессоров, на технологию CoWoS. Официально статистики нет, однако TSMC активно расширяет производственные линии CoWoS, чем TSMC и объясняет необходимость подорожания и в этом сегменте услуг.

Техпроцесс тестируется на фабрике Баошан в Хсинчу, Тайвань. Tame Apple Press полагает, что 2 нм чипы будут использованы и в iPhone 17, которые выйдут в следующем году. Изначально ожидалось, что процесс будет тестироваться в IV квартале 2024 года, а массовое производство планировалось на 2025 году, однако очевидно, что процесс внедрения идёт с некоторым опережением, и Apple стремиться максимально заполучить квоты на производство.

В новом 2 нм техпроцессе TSMC применит нанолистовой окружающий затвор (GAA) и реализует подвод электропитания с обратной стороны (BSPR).

Похоже, что следующий год будет характеризоваться тесной конкуренцией между Intel, Samsung, и TSMC в попытках выпустить собственные эквиваленты 2 нм процессов. Ключевым параметром станет оптимизация качества производства. Изначально, традиционно, выход годной продукции составляет 50%, и тот, кто сможет первым поднять выпуск годной продукции до 80—90%, учитывая её высокую себестоимость, сможет максимально выиграть.

Эта технология от ведущей технологической компании Тайваня будет в первую очередь доступна для Apple. По всей видимости, процесс будет использован для новых процессоров Apple, которые найдут себе место в iPhone 17 Pro и устройствах Pro Max 2025 года. Нынешнее поколение 3 нм класса от TSMC продолжит использоваться для чипов устройств Apple в iPhone 16 Pro/Pro Max в течение всего следующего года.

Нынешние процессоры Apple A17 Pro и M3 лежат в основе смартфонов iPhone 15 Pro/Max и компьютеров Mac второй половины этого года, построены по технологии N3, которая обеспечивает 183 миллиона транзисторов на квадратный миллиметр. При этом у компании есть ещё две технологии этого класса: N3E с 215,6 Мтр/мм², которая только вышла в массовое производство, и N3P с 224 Мтр/мм², которая выйдет в 2024. Примечательно, что процесс N2 обеспечит 259 Мтр/мм², что характеризует N3P как промежуточный процесс производства.

Если эти слухи окажутся правдой, то это непременно скажется на всей индустрии. Причиной же задержки могут быть несколько факторов, включая архитектурный переход от FinFET к Gate-All-Around (GAA), а также возможные инженерные вызовы при уменьшении транзисторов до 2 нм. Как известно, TSMC является лидером рынка, однако она находится под постоянным прессингом конкурентов, так что потенциальная задержка позволит Samsung усилить свои позиции, тем более что корейский гигант уже перешёл на транзисторы GAA, начиная с 3 нм процесса.

Однако вполне возможно, что пока просто слишком рано задумываться о процессах, которые возможны только в 2025 году и позднее. Сама TSMC отрицает проблемы и готовится к пилотному выпуску 2 нм микросхем уже в 2024 году и массовому производству в 2025 году. Возможные задержки в реализации планов заставит заказчиков скорректировать свои стратегии развития или искать других поставщиков.

Компания отметила, что, в отличие от 16 Гб модулей, для производства которых использовалась технология Through Silicon Via (TSV), микросхемы объёмом 32 Гб не нуждается в ней. Тем не менее, энергопотребление у новых модулей на 10% меньше, чем у прошлого поколения. В результате эта память является хорошим решением для систем с высоким энергопотреблением, вроде промышленных центров обработки данных.

Новые микросхемы памяти DDR5 объёмом 32 Гб запланированы к массовому производству на конец этого года.

В 2021 году компания Intel объявила о программе IDM 2.0, изменив подходы к производству чипов. Подавляющее большинство процессоров по-прежнему изготавливается самой Intel, однако некоторая часть уже заказана на стороне, у TSMC. И на будущее у Intel есть контракт с TSMC на выпуск процессоров Arrow Lake по нормам 3 нм.

Первые чипы Arrow Lake должны были появиться в III квартале 2024 года, но по сообщениям DigiTimes, теперь планы иные. Производство 3 нм процессоров перенесено на IV квартал, а значит в продаже эти процессоры появятся не раньше начала 2025 года.

Дело в том, что по данным самой TSMC, плотность кэш-памяти SRAM в новой технологии 3NE будет точно такой же, как и у 5 нм предшественника.

Более совершенная версия 3NB является более нишевой, и она уже будет иметь некоторое масштабирование SRAM, правда, всего на 5% по сравнению с 5 нм. При этом транзисторы в ядрах будут уменьшены в традиционные 1,6—1,7 раза, хотя этот процесс весьма сложен и эти цифры говорят о Законе Мура весьма приближённо.

Проблема заключается в том, что уменьшить размер процессора, не уменьшая физический размер кэша — невозможно. Процессор настолько большой, насколько большой у него кэш. Место на кристалле, занятое кэшем, не может быть использовано под размещение логики, а учитывая рост числа логических транзисторов производителям микросхем нужно продолжать наращивать размер кэша, чтобы избежать узкого места, связанного с памятью.

И размер транзисторов, с каждым производственным поколением, продолжает сокращаться, а вот компенсировать увеличение кэша за счёт уменьшения SRAM — не удаётся. И именно этот процесс может стать началом конца Закона Мура.

Сайт DigiTimes сообщает, что блины, которые будут изготовлены по 3 нм нормам, обойдутся заказчикам в 20 000 долларов, на 25% дороже, чем по 5 нм технологии. Что касается процесса 5 нм, то такие блины будут стоить 16 000 долларов, а 7 нм — 10 000 долларов.

20 000 долларов за один блин с микросхемами — это рекордная цена. Однако «TSMC вкладывает огромные средства в развитие, и прикладывает все силы, чтобы клиенты имели доступ к лучшим технологиям в мире».

Сейчас технологические гиганты вроде Apple, AMD и NVIDIA бронируют производство для своих самых современных микросхем. А учитывая, что цена производства вырастет на 25%, нас ожидает заметное подорожание всей электроники.

Пока не ясно, как именно это должно произойти, однако два государства подписали соглашение о партнёрстве в области производства микросхем. Сообщается, что основное финансирование будет проведено частными компаниями обоих государств. Проект стартует уже этим летом, однако место строительства завода пока не определено. По словам министра экономики Японии, сейчас рассматривается два варианта.

Очевидно, что Япония хочет получить возможности производства собственных микросхем будущего поколения. Высокотехнологичная электроника требует чипы. Касается это и военной отрасли, где микросхемы нужны практически всей технике, включая радары, самолёты и ракеты. Обладание таким производством закроет потребности страны в поставках микросхем для военной техники. При этом отмечается, что 2 нм завод будет настолько технологичным, что сможет производить продукцию не только для военных целей, но и для гражданских, от квантовых компьютеров до смартфонов.

В настоящее время у Японии имеются собственные заводы по производству сложных микросхем, однако пока страна технологически отстаёт в этом направлении.

В то же время DigiTimes сообщает, что TSMC готова к переходу на 3 нм процесс для массового производства во втором полугодии. Так же компания идёт по пути перехода на более усовершенствованные версии процесса 3 нм в том же временном периоде.

Исполнительный директор TSMC Сиси Веи в ходе апрельского финансового отчёта сообщил, что спрос на 3 нм чипы подпитывается как высокопроизводительными вычислениями, так и смартфонами. Также компания видит продолжающийся высокий интерес к 3 нм чипам со стороны потребительского сегмента.

Изначальные объёмы производства по 3 нм нормам составят 30 000 — 35 000 блинов в месяц. Уже в апреле TSMC предоставит первые 3 нм микросхемы Apple для производства iPad.

В ноябре прошлого года сообщалось, что третье поколение заказных чипов для Apple будет произведено по 3 нм процессу TSMC. Эти чипы будут содержать от 4 до 40 ядер. Кроме того, Intel также будет среди первых получателей продуктов по 3 нм нормам.

Таким образом «зелёные» забронировали 5 нм производство для выпуска GPU серии Lovelace, которые будут применяться в видеокартах поколения GeForce RTX 40.

Несмотря на то, что NVIDIA является давним клиентом TSMC, источник отмечает, что фирме не удалось заключить настолько выгодный контракт, как это вышло у Apple, MediaTek и AMD. Сообщается, что NVIDIA пришлось внести за будущие микросхемы гигантскую переплату.

Речь идёт о предоплате в 1,64 миллиарда долларов в III квартале 2021 года, а в I квартале 2022 года будет внесено ещё 1,79 миллиарда. Всего же на производство GPU NVIDIA потратит невероятные 6,9 миллиардов долларов, что больше, чем было выплачено в 2020 году. Важно отметить, что эта сумма касается и Samsung, которая также будет выпускать GPU для NVIDIA, однако большую её часть получит всё-таки TSMC за 5 нм технологию.

Её использование означает снижение энергопотребления на 85%, по сравнению с существующей технологией. Обе компании заявили, что новая архитектура позволит создавать полупроводниковые устройства толщиной менее нанометра.

Нынешняя конструкция интегральных схем предполагает горизонтальное размещение транзисторов. Электрический ток протекает в них от края до края, насквозь. Закон Мура гласит, что число транзисторов, то есть плотность интегральных схем, удваивается каждые два года. Но инженерные идеи уже заканчиваются, и дальнейшее уменьшение размеров оказалось под угрозой.

Новая архитектура транзисторов Vertical Transport Field Effect Transistors (VTFET) меняет всё. Используя её, производители смогут размещать транзисторы перпендикулярно к плоскости чипа, что позволит продлить жизнь закону Мура. Также эта архитектура сможет обеспечить удвоение производительности или снижение энергопотребления на 85%, по сравнению с нынешними решениями. Это значит, что ваш смартфон от одной зарядки сможет проработать не один день, а целую неделю.

По мнению Кристиано Эймона, исполнительного директора Qualcomm, мировой дефицит микросхем уже 2022 году пойдёт на спад, а уже сейчас ситуация начинает улучшаться.

По мнению директора, ситуация с микросхемами в будущем году заметно улучшиться, по сравнению с 2020 годом. Сейчас компания испытывает проблемы с поставками процессоров, что привело к сокращению производства смартфонов. Флагманская SoC нового поколения Qualcomm Snapdragon 8 Gen будет изготавливаться по 4 нм технологии на заводах Samsung. При этом степень выхода годной продукции Samsung Foundry позволит Qualcomm обеспечить спрос в следующем году.

Будем надеется, что предсказания господина Эймона сбудутся. По крайней мере, такие прогнозы куда более оптимистичны тех, что недавно дала IBM, по мнению которой дефицит продлится минимум до 2023 года.

Производственные мощности на процесс 3 нм уже полностью зарезервированы. Спрос на передовые технологии тайваньского производителя невероятно высок, и нет сомнений, что некоторые разработчики микросхем надеются на приход Intel, которая сможет ослабить дефицит.

Кроме большей плотности 3 нм технология TSMC должна обеспечить на 10—15% большую производительность и в то же время эквивалентное энергопотребление, либо снижение потребления энергии на 25—30% при той же скорости работы.

Крупнейшим клиентом компании на следующий год станет Apple. Компания из Купертино планирует изготавливать по 3 нм технологии процессоры для разных устройств, включая iPhone и компьютеры Mac.

Причиной этого роста называется необходимость накопления средств для открытия нового завода в Пхентаке, где будут выпускаться микросхемы по технологиям 5 нм и 4 нм, что необходимо для сохранения конкуренции с TSMC, продукция которой находится в дефиците.

Учитывая, что Samsung уже подписала договоры с рядом своих клиентов, повышение цены не должно сказаться на продукции для графических плат и других изделий, уже находящихся в производстве. Однако при необходимости заключения нового контракта, клиент будет вынужден заплатить и новую цену. Будем надеется, что у NVIDIA достаточно долгосрочный договор, и это подорожание её не коснётся.

Согласно информации, опубликованной Business Korea, компания Samsung снова испытывает проблемы с наладкой 5 нм процесса. Ранее сообщалось, что внедрение 5 нм технологии южнокорейским гигантом продвигается медленно, но было неясно, насколько всё плохо и удалось ли компании решить проблемы.

По информации прессы, технология 5 нм от Samsung страдает низким качеством продукции. Выпуск годных микросхем составляет 50%. Это значит, что каждый второй выпущенный чип является бракованным. И это очень плохо.

Обычно технология считается готовой для массового производства, когда доля годной продукции достигает 95%. При меньших величинах прибыльность такого производства резко падает. Компания Samsung запускает процесс 5 нм на заводе V1 Line, расположенном в Хвасоне. Для производства используется оборудование с ультрафиолетовой литографией, и несмотря на упорную работу инженеров результаты качества не превышают 50%.

Будем надеяться, что корейские специалисты найдут выход из сложившейся ситуации, это очень важно на фоне продолжающегося кризиса полупроводниковой продукции. Иначе нас ждёт очередное усиление дефицита.