В конце октября появилась информация о том, что китайская компания Sophgo могла содействовать находящейся под санкциями США с 2019 года компании Huawei Technologies в получении передовых чипов TSMC, выпускаемых для её нужд в обход экспортных ограничений. На данный момент ещё одна компания, подозреваемая в такой деятельности, была обнаружена в Сингапуре.

Об этом сообщило издание South China Morning Post со ссылкой на собственные источники. Тайваньский контрактный производитель чипов TSMC, как отмечается в публикации, был вынужден разорвать отношения с сингапурской компанией PowerAIR. Аудит взаимодействия TSMC с этим малоизвестным сингапурским разработчиком чипов выявил, что он мог нарушать правила экспортного контроля США. Данные открытия были сделаны TSMC после запуска расследования в октябре прошлого года, имевшего отношение к поставкам чипов для ускорителей Huawei в обход американских санкций.

Сама TSMC наличие у себя намерений помогать Huawei неоднократно отрицала и подчёркивала готовность следовать законам США в сфере экспортного контроля. Huawei с 2020 года лишилась доступа к передовым техпроцессам в исполнении мировых контрактных производителей, она лишь может рассчитывать на китайскую SMIC, которая также оказалась под санкциями США. Huawei ранее заявляла, что не получала от TSMC никаких чипов после введения санкций против себя в 2020 году. В прошлом году китайская Sophgo и материнская компания Bitmain заявили, что никогда не имели никаких связей с Huawei, а потому считают подозрения TSMC и американской стороны беспочвенными. Представители PowerAIR на момент подготовки материала к публикации прокомментировать ситуацию не успели.

Опубликованные тайваньским контрактным производителем чипов TSMC результаты деятельности за декабрь прошлого года позволяют оценить величину квартальной выручки этой компании. Она, по данным Bloomberg, выросла в годовом сравнении на 34 % до $26,3 млрд в долларовом выражении, превзойдя ожидания аналитиков ($25,9 млрд).

Источник изображения: SMIC

Полноценный квартальный отчёт TSMC опубликует на следующей неделе, а пока представители Bloomberg Intelligence предполагают, что норма прибыли компании достигла двухлетнего максимума на уровне 58 %. На грядущей квартальной конференции инвесторам следует прислушиваться к обсуждению четырёх основных тем: прогресса компании в сфере расширения мощностей по упаковке чипов методом CoWoS, прогресса американского предприятия в Аризоне, потенциального снижения доходности из-за падения спроса на более зрелые техпроцессы, а также прогноза по капитальным затратам на текущий год, который позволит понять скорость экспансии 2-нм техпроцесса.

Аналитики Morgan Stanley ожидают, что выручка TSMC в первом квартале снизится последовательно на 5 % из-за сезонной коррекции спроса на iPhone. По итогам текущего года, скорее всего, TSMC сможет рассчитывать на увеличение выручки примерно на 20 с небольшим процентов в долларовом выражении. В прошлом году TSMC понесла капитальные затраты в размере около $30 млрд, но в текущем может их увеличить. Компания сегодня сообщила, что её декабрьская выручка выросла на 57,8 % в годовом сравнении до $8,4 млрд. По предварительным подсчётам, выручка TSMC за весь 2024 год выросла на 33,9 % до $87,8 млрд.

Тайваньская компания TSMC запустила в Аризоне на своём заводе Fab 21 производство чипов для процессоров AMD Ryzen 9000 для персональных компьютеров, а также производство некоторых компонентов системной платы Apple S9 для умных часов. Чипы изготавливаются с использованием 4-нм технологий TSMC N4 и усовершенствованного варианта 5-нанометрового техпроцесса N4P.

Источник изображения: TSMC, Tom's Hardware

По информации Tom's Hardware, сейчас на заводе Fab 21 выпускаются как минимум три типа чипов: система на кристалле Apple A16 Bionic для смартфонов iPhone 15 и iPhone 15 Plus, один из компонентов SiP Apple S9 для умных часов (предположительно, это основной процессор с двумя 64-битными ядрами и четырёхъядерным нейронным движком), а также один из кристаллов процессоров AMD Ryzen 9000-й серии. В последнем случае, по всей видимости, речь идёт о кристалле с вычислительными ядрами, которые как раз выпускаются по техпроцессу TSMC N4P, тогда как кристалл с интерфейсами ввода-вывода изготовлен по 6-нм технологии.

Особое внимание привлекло упоминание процессора AMD под кодовым названием Grand Rapids, о котором ранее ничего не сообщалось. Предположительно, это может быть новая разработка AMD, созданная специально для тестирования производства в Аризоне. Однако существует вероятность, что это просто ошибка в названии, и на самом деле речь идёт о серии Granite Ridge, которая уже известна. Независимо от этого, запуск производства AMD в США является для TSMC значимым событием, поскольку свидетельствует об успешной реализации планов компании в намеченный срок.

Первая фаза Fab 21 официально начнёт работу в первой половине 2025 года. Однако уже сейчас установлено всё необходимое оборудование, а производство достигло объёмов в 10 000 пластин в месяц. Тем не менее, другая фаза (Phase 1B) сталкивается с проблемами из-за задержек в установке оборудования, что ограничивает её потенциальную мощность в 14 000 пластин в месяц. Пока это не вызывает официальных задержек, но может сказаться на производительности фабрики, отмечает Tom's Hardware.

Стоит сказать ещё об одной проблеме TSMC, связанной с нехваткой персонала на производстве в США. По словам источников, компания открыла несколько сотен вакансий для своих сотрудников с Тайваня, так как, несмотря на стремление привлечь местных работников, подбор квалифицированных кадров идёт не очень гладко.

Ещё недавно считалось, что Apple станет первым клиентом TSMC, получившим доступ к 2-нм технологии, и выпуск соответствующих процессоров для iPhone 17 Pro будет налажен в 2025 году. Теперь южнокорейские СМИ сообщают, что из-за высокой стоимости профильных услуг TSMC компания Apple готова задержаться с этим шагом до 2026 года.

Источник изображения: TSMC

Текущие мощности TSMC, способные выдавать 2-нм техпроцесс, только начинают формироваться и в течение 2025 года будут весьма ограниченными. Apple рассчитывала на получение 2-нм процессоров от TSMC для своих нужд во второй половине текущего года, но теперь она будет вынуждена задержаться с этим шагом где-то на 12 месяцев. В текущем году у TSMC просто не хватило бы возможностей выпускать 2-нм чипы в нужных количествах, а их стоимость оказалась бы для Apple запредельной.

По данным тайваньских источников, уровень выхода годных чипов на 2-нм линиях TSMC способен превысить приемлемые для данного этапа жизненного цикла 60 %, но каждая кремниевая пластина обходилась бы заказчику в баснословные $30 000. Чтобы опустить стоимость, TSMC придётся существенно расширить объёмы выпуска 2-нм продукции. Пока этого не произойдёт, Apple придётся положиться на уже существующий техпроцесс N3P компании TSMC для производства чипов к линейке смартфонов iPhone 17, которая будет представлена в наступившем году. Предполагается, что к 2026 году TSMC удастся увеличить количество ежемесячно обрабатываемых кремниевых пластин с 2-нм чипами с нынешних 10 000 до 130 000 штук.

Определённые возможности по привлечению клиентов в такой ситуации появятся не только у японской Rapidus, но и у южнокорейской Samsung Electronics. Последняя может предложить свои услуги по контрактному выпуску 2-нм чипов не только корейским разработчикам без собственных производственных мощностей, но и американским компаниям Nvidia и Qualcomm. Наличие альтернативного подрядчика позволит этим разработчикам активнее торговаться с TSMC и снижать цены на её услуги. Некоторые аналитики называют 2-нм техпроцесс «последним шансом» для Samsung завоевать крупных клиентов на контрактном направлении. Ожидается, что тестовое производство 2-нм чипов Samsung наладит уже в текущем квартале, хотя у TSMC на это уйдёт на несколько месяцев больше.

С приближением запуска массового производства чипов на заводе TSMC в Аризоне в начале 2025 года, в Сети появились слухи о том, что производственные затраты компании на нём будут, как минимум, на 30 % выше, чем на Тайване. В связи с этим повышение цен на её продукцию кажется неизбежным. В частности, по данным ресурса Economic Daily News, TSMC планирует поднять в 2025 году цены на передовые техпроцессы на 5–10 %.

Источник изображения: TSMC

Согласно публикации Economic Daily News, рост цен объясняется более высокими производственными затратами, высоким спросом на усовершенствованные техпроцессы на фоне ограниченных мощностей и потенциальными изменениями политики после избрания Дональда Трампа (Donald Trump) президентом США. TSMC может просто повысить цены или урезать скидки на свою продукцию, пишет ресурс. В любом случае, её покупателям придётся платить больше.

Причём, речь идёт не только о будущей продукции завода TSMC в Аризоне. Рост затрат и ограниченные мощности для передовых технологических процессов вынуждают TSMC поднять цены на всех предприятиях, сообщает Economic Daily News.

Ранее, в ходе телефонной конференции, посвящённой квартальному отчёту TSMC, аналитики задавали вопросы относительно ценовой стратегии компании. В ответ гендиректор TSMC Си Си Вэй (C.C. Wei) заявил, что TSMC не придерживается единообразного ценообразования на все свои продукты. Он подчеркнул, что клиенты TSMC сосредоточены на передовых разработках, и компания стремится удовлетворить их потребности с точки зрения ценообразования и производительности.

По данным Economic Daily News, ещё до запуска TSMC производства в Аризоне, мощности завода уже полностью зарезервированы клиентами. Поскольку инвестиции TSMC в объект были обусловлены в основном обязательствами клиентов и вопросами геополитики, заказчики, как утверждает ресурс, понимают это и соглашаются с более высокими расценками для завода компании в США. По словам отраслевых источников Economic Daily News, среди первых ключевых клиентов завода TSMC в Аризоне — технологические гиганты Apple, AMD и NVIDIA.

Представленные в текущем полугодии процессоры Qualcomm Snapdragon 8 Elite было поручено выпускать по технологии N3E компании TSMC, а Samsung не удалось договориться с заказчиком по поводу выпуска более экономичной версии чипа с предполагаемым обозначением «Snapdragon 8s Elite», которая выйдет в первой половине 2025 года. Пропустит Samsung и участие в производстве второго поколения Snapdragon 8 Elite.

Источник изображения: Qualcomm Technologies

Как сообщает южнокорейский сайт The Bell, компания Samsung Electronics уже четвёртый год подряд терпит неудачу в своих попытках стать контрактным производителем процессоров для Qualcomm. В конце 2021 года дебютировали процессоры Snapdragon 8 первого поколения, почти весь их объём до определённого момента выпускала Samsung, но в дальнейшем Qualcomm выдвинула претензии к качеству продукции, и последующие поколения процессоров Snapdragon прочно обосновались на конвейере TSMC.

По сути, сама Qualcomm всемерно старается поддерживать принцип наличия множественных поставщиков, чтобы снизить риски. По этой причине она каждый год даёт Samsung шанс получить заказы на выпуск её процессоров. Как поясняют корейские источники, в случае с процессорами Qualcomm Snapdragon 8 Elite второго поколения, которые должны появиться во второй половине 2025 года, фортуна опять оказалась не на стороне Samsung. Соответствующие заказы с использованием техпроцесса N3P получит тайваньская TSMC.

Теоретически, Samsung ещё может претендовать на участие в массовом производстве 2-нм чипов Qualcomm Snapdragon 8 Elite третьего поколения, которые должны выйти на рынок во второй половине 2026 года. К тому времени корейская компания может наладить выпуск 2-нм изделий на своём строящемся предприятии в Техасе. Для Qualcomm подобная географическая привязка была бы удобна, хотя её продукция и поставляется по всему миру. Собственные 3-нм процессоры Samsung Exynos 2500, как ожидается, не попадут даже в состав флагманских смартфонов Galaxy S25, но могут прописаться в составе моделей со складным дисплеем типа Galaxy Z Flip 7.

История появления в Японии первого предприятия TSMC была по-своему уникальна. Во-первых, оно стало одним из первых за пределами Тайваня за долгие годы. Во-вторых, оно получило рекордные по меркам Японии государственные субсидии. Во-вторых, его запуск был осуществлён без отклонений от первоначально намеченного графика. Соответственно, серийные чипы предприятие JASM в Кумамото начало выпускать на этой неделе.

Источник изображения: TSMC

Об этом со ссылкой на представителей JASM и местных властей сообщило издание Asahi Shimbun. Церемония торжественного открытия первого совместного предприятия TSMC на территории Японии прошла ещё в феврале уходящего года. С тех пор на предприятии велась подготовка к массовому производству чипов и осуществлялся выпуск пробных партий. Представители TSMC заявили японскому изданию, что первое предприятие JASM в Кумамото завершило сертификацию всех производственных процессов и приступило к массовому выпуску продукции в декабре, как и планировалось. «JASM станет местом стабильного производства передовых полупроводниковых компонентов в Японии и внесёт свой вклад в развитие глобальной экосистемы полупроводникового производства», — отмечается в заявлении компании.

Данное предприятие со временем должно выйти на ежемесячный выпуск более 50 000 кремниевых пластин с использованием спектра литографических норм от 28 до 12 нм. Первыми клиентами, как ожидаются, станут являющиеся акционерами Sony и Denso. Первой нужны датчики изображений для цифровых камер, а вторая нуждается в полупроводниковых компонентах для автомобильных систем, поскольку является крупнейшим поставщиком Toyota Motor.

Строительство второго предприятия JASM в Кумамото должно стартовать в следующем году, а к концу 2027 года оно начнёт выдавать продукцию с использованием 7-нм и 6-нм технологий. Два предприятия способны обеспечить работой 3400 человек и ежемесячно обрабатывать в общей сложности 100 000 кремниевых пластин. Судьба третьего предприятия JASM в Японии пока решается, но если оно и появится в префектуре Кумамото, то не ранее следующего десятилетия.

Хотя в Южной Корее есть крупное контрактное производство полупроводников, которым занимается Samsung Foundry, подразделение Samsung Electronics, власти страны обдумывают предложение экспертов создать финансируемого государством контрактного производителя микросхем, сообщил ресурс Tom's Hardware со ссылкой на местные СМИ. Предварительное название нового предприятия — Korea Semiconductor Manufacturing Company (KSMC).

Источник изображения: Samsung

Предложение было представлено на семинаре, организованном Национальной инженерной академией Кореи (NAEK). В академии считают, что создание KSMC при поддержке государства позволит Южной Корее повторить успех полупроводниковой экосистемы Тайваня. Эта экосистема позволяет не только TSMC, но и более чем 250 небольшим компаниям-разработчикам полупроводниковых технологий и программного обеспечения без собственных производственных мощностей успешно работать в научном парке Синьчжу. Однако для достижения такого результата необходимо предоставить небольшим фирмам, занятым в отрасли, ресурсы для роста наряду с такими гигантами, как Samsung и SK hynix.

Согласно подсчётам экспертов, инвестиции в размере 20 трлн корейских вон ($13,9 млрд) в KSMC могут обеспечить к 2045 году экономический рост в размере 300 трлн корейских вон ($208,7 млрд). Однако существуют сомнения в том, что этой суммы будет достаточно для создания крупного производителя микросхем, а также в том, что предприятие сможет разработать передовые производственные технологии и привлечь достаточное количество заказов для обеспечения прибыльности. Кроме того, выясняется, что Южной Корее требуется больше разработчиков чипов без собственных производственных мощностей.

Южная Корея является крупнейшим в мире производителем памяти, но при этом значительно отстаёт от Тайваня в части логических технологических процессов и разработки микросхем. Согласно отчёту NAEK, основные проблемы полупроводниковой промышленности Южной Кореи включают растущий технологический разрыв с международными конкурентами, недостаточную инвестиционную привлекательность, слабый рост компаний без собственных производственных мощностей, нехватку талантов и чрезмерное регулирование, ограничивающее развитие отрасли. Также необходимо устранить структурные недостатки, такие как чрезмерная зависимость от передовых узлов Samsung менее 10 нм на фоне отсутствия зрелых технологических процессов. Южной Корее следует перенять опыт Тайваня, где такие компании, как United Microelectronics Corporation (UMC) и Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation (PSMC), сосредотачиваются на производстве зрелых и специализированных узлов, дополняя передовые технологические процессы TSMC.

Эксперты подчёркивают необходимость срочного решения существующих проблем для обеспечения мирового лидерства Южной Кореи в области полупроводников.

Бум искусственного интеллекта на фондовом рынке в первую очередь двигал вверх курс акций Nvidia, поскольку компания реализует востребованные ускорители вычислений. При этом TSMC, которая выпускает чипы для данных ускорителей, бенефициаром этого тренда стала с некоторой задержкой. Тем не менее, к концу лучшего для себя года с конца прошлого века TSMC подходит с рекордно высоким курсом акций.

Источник изображения: TSMC

Во вторник утром, как отмечает Bloomberg, акции TSMC в Тайбэе выросли в цене на 1,4 % и в моменте превысили пиковое значение, зарегистрированное 8 ноября этого года. Накануне американские депозитарные расписки, которые дают инвесторам в США доступ к активам этой тайваньской компании, продемонстрировали разрыв с котировками на тайваньском фондовом рынке в 25 %. Энтузиазм американских инвесторов передался и тайваньским, в результате в моменте акции TSMC на Тайване обновили исторический максимум в 1100 новых тайваньских долларов за штуку.

Если учесть, что с начала текущего года акции TSMC выросли в цене на 84 %, то для них уходящий период стал лучшим с 1999 года. Не исключено, что презентация компанией Nvidia новых продуктов на январской выставке CES 2025 обеспечит дополнительный стимул для роста котировок акций TSMC. Кроме того, позже выйдет квартальный отчёт компании, которого многие инвесторы ждут с нетерпением. Как ожидается, выручка TSMC в четвёртом квартале этого года выросла на 36 %, а норма прибыли достигла 58,3 % — максимального с 2022 года значения.

В октябре стало известно, что аналитическая компания TechInsights заподозрила китайскую компанию Sophgo в снабжении Huawei передовыми чипами Ascend 910B, которые заказывала от своего лица в производство TSMC в условиях санкций против конечного получателя. Теперь власти США готовятся добавить Sophgo в санкционный список.

Об этом стало известно Reuters с подачи осведомлённых источников, хотя представители Huawei продолжают настаивать, что перестали получать выпущенные TSMC чипы с 2020 года, а Sophgo отмечает, что после включения Huawei в санкционный список США не имела с компанией никаких прямых или косвенных связей. Из открытых источников известно, что Sophgo снабжает своей продукцией различные государственные учреждения муниципального уровня в Китае и вузы. В частности, полицейское ведомство использует компоненты Sophgo для совершенствования систем видеонаблюдения.

По всей видимости, попытки связанной с Bitmain китайской компании Sophgo доказать свою непричастность к поставкам чипов ускорителей вычислений, выпущенных TSMC, для нужд Huawei в обход экспортных ограничений США на американских чиновников действия не возымели, поскольку Sophgo на основании прошлых умозаключений готовят к включению в санкционный список. Ранее также сообщалось, что TSMC в целях профилактики подобных нарушений прекратила поставлять 7-нм и более современные чипы любым китайским клиентам, связанным со сферой искусственного интеллекта. Соответственно, TSMC также прекратила поставлять чипы и для нужд Sophgo.

Из всех реализуемых TSMC за пределами Тайваня проектов по строительству предприятий для выпуска чипов именно японский отличается наиболее высоким соответствием первоначальному графику. Возможно, сказывается географическая близость и родство корпоративных культур, но предприятие TSMC в Японии до конца года приступит к массовому производству чипов.

Источник изображения: TSMC

Об этом ещё в конце прошлой недели сообщило агентство Nikkei, но представителям тайваньских СМИ лишь недавно удалось разузнать подробности. Напомним, акционерами совместного предприятия JASM являются компании Sony и Denso, поэтому они имеют право претендовать на первоочередное получение продукции, выдаваемой первым предприятием в Японии. Сейчас оно уже находится на финальных этапах подготовки к серийному выпуску чипов для Sony и Denso с использованием диапазона техпроцессов от 28 до 12 нм включительно. Как заверяют представители JASM, продукция японского производства будет такого же уровня качества, как и на тайваньских предприятиях TSMC.

Строительство второго предприятия JASM начнётся в префектуре Кумамото в следующем году, к концу 2027 года оно сможет начать выдавать продукцию по технологическим нормам 7 и 6 нм. Когда второе предприятие будет введено в строй, в сочетании с первым они смогут выдавать по 100 000 кремниевых пластин в месяц. В общей сложности на двух предприятиях JASM будут задействованы более 3400 новых сотрудников. К концу десятилетия JASM надеется до 60 % необходимых для выпуска чипов материалов и компонентов получать в Японии. Сейчас этот показатель достигает 45 %, а к 2026 году увеличится до 50 %. По предварительным данным, третье предприятие TSMC на территории Японии может появиться уже после 2030 года.

Официальная церемония закладки фундамента первого предприятия TSMC в Европе состоялась ещё в августе текущего года, но проект на тот момент не был гарантированно обеспечен субсидиями властей региона. По данным немецких СМИ, субсидирование было утверждено только к концу прошлой недели. Участники строительства получат 5 млрд евро финансовой поддержки, что покроет половину расходов на строительство предприятия.

Источник изображения: ESMC

Помимо TSMC, которая получила 70 % акций совместного предприятия и вложит 3,5 млрд евро, акционерами являются европейские производители чипов Bosch, NXP Semiconductors и Infineon Technologies. Каждой из трёх перечисленных компаний достанутся 10 % акций совместного предприятия, они вложат по 500 млн евро. Таким образом, совокупные расходы инвесторов составят 5 млрд евро, столько же будет покрыто субсидиями европейских властей. Половина инвестиций — это довольно высокий процент субсидирования, которого на этапе согласования не могла добиться Intel, намеревавшаяся построить в немецком Магдебурге два предприятия по производству чипов. Процессорному гиганту предлагалось 10 млрд евро субсидий, но эта сумма покрыла бы только треть затрат на строительство.

По информации Heise, представители немецкого Министерства экономики и защиты климата в пятницу заявили, что наконец-то подписали контракт с четырьмя акционерами ESMC — так называется совместное предприятие TSMC, которое будет построено в Дрездене и освоит выпуск чипов по зрелым техпроцессам в диапазоне от 28 до 12 нм. Субсидии будут предоставляться участникам проекта по мере прогресса в его реализации. Предприятие ESMC обеспечит работой не менее 2000 сотрудников, оно сможет ежегодно обрабатывать по 500 000 кремниевых пластин. В кризисные моменты, выражающиеся в росте спроса на чипы, оно должно будет отдавать приоритет выполнению заказов на поставку чипов в Германию и ЕС. Это первый проект, который власти ЕС взялись субсидировать по так называемому «Европейскому закону о чипах».

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

Источник изображения: TSMC

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник изображения: Intel

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

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

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

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

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

Источник изображения: TSMC

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

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