TSMC se přiklání k USA. Postaví jim špičkovou 5nm továrnu, vůbec první mimo Tchaj-wan

TSMC v Arizoně vybuduje 5nm továrnu za 12 miliard $. Jde o bezprecedentní krok a výhru pro USA, firma nikdy nezavedla své špičkové procesy mimo Tchaj-wan.

14

Obchodní válka mezi USA a Čínou nabrala další zajímavý obrat. Americké úřady teď dosáhly zajímavého strategického úspěchu. Lídrem polovodičových technologií je v posledních letech tchajwanské TSMC, na němž je závislá většina špičkových technologických firem. TSMC ovšem kvůli geografické poloze, ekonomické provázanosti a vojenským hrozbám komunistické Číny pro Tchaj-wan musí lavírovat v rovnováze mezi těmito dvěma globálními mocnostmi.

USA měly již nějakou dobu zájem na tom, aby TSMC postavilo továrnu v Americe a zajistilo tím, že v USA bude dostupný nejšpičkovější výrobní proces bez rizik s dostupností (případně infiltrací cizími vlivy atd). TSMC mělo dlouho nejmodernější fabriky jen na Tchajwanu a investice v USA odmítalo – toto stanovisko oficiálně zopakovalo jen před pár týdny. Ale to se teď poprvé změnilo.

Minulý týden bylo oficiálně oznámeno, že obě strany se dohodly a TSMC vybuduje novou továrnu na čipy v Arizoně, přičemž má jít o špičkový provoz s 5nm EUV procesem. Strategický zájem USA bude pochopitelně, aby byla linka poté dále upgradována na nové technologie, ale to bude až v dalším sledu a 5nm proces je toliko začátek.

Továrna má mít měsíční kapacitu 20 tisíc 300mm waferů a začne vyrábět v roce 2024, stavba započně příští rok. Investiční náklady mají dosáhnout 12 miliard dolarů. TSMC patrně dostalo nějaké záruky a pobídky, které ho přesvědčily americkou lokalitu zvolit, jinak by patrně u ekonomických důvodů samo od sebe tuto továrnu nepostavilo. Jde o opravdu bezprecedentní rozhodnutí, protože aktuální špičkovou technologii dosud TSMC nikdy do továrny mimo Tchaj-wan nepustilo.

Interier továrny TSMC (Zdroj: TSMC)

Firma má v USA už jeden provoz: Fab 11 v Camas ve státě Washington, která je provozována pod dceřiným podnikem WaferTech. To je však závod z roku 1996 používající staré technologie, nabízí 350nm až 160nm proces. Nová továrna je s 20 tisíci měsíčními wafery linka střední velikosti, oproti tomu tzv. „gigafaby“ na Tchajwanu mívají produkci i 100 tisíc waferů měsíčně.

Nicméně cílem tohoto projektu není přímo vysoká kapacita (i když protekcionisté by určitě rádi viděli, kdyby se v USA dělaly například všechny čipy pro telefony Applu), ale hlavně dostupnost nejpokročilejší výroby na území USA. To bude dosaženo a otevírá možnosti využití procesu od TSMC třeba v hardwaru pro citlivé bezpečnostní nebo armádní účely.

Je zde tedy i určitý geopolitický rozměr, kdy se světově významný podnik v době napětí přihlásil ke spojenci mateřské země. Ale je to také všednější pojistka i pro prozaičtější situace, které by měly čistě jen ekonomické dopady. Třeba jako je narušení dopravy a obchodu při nějaké pandemii.

7nm křemíkový čip vyrobený TSMC z procesoru AMD Ryzen 3000 (Fotogalerie)

Zdroj: TSMC, AnandTech

TSMC se přiklání k USA. Postaví jim špičkovou 5nm továrnu, vůbec první mimo Tchaj-wan
Ohodnoťte tento článek!
4.2 (84%) 10 hlas/ů

14 KOMENTÁŘE

  1. Dvě faktické poznámky:
    a) V roce 2024 už 5nm proces nebude špičkový. Špičkový je dneska.
    b) Ta továrna na 5nm čipy s produkcí 20 tisíc wafferů měsíčně samozřejmě nebude stát 12 miliard dolarů (to by se nikdy nezaplatilo). Těch 12 miliard dolarů je výhled investovaných peněz až do roku 2029.
    Spíše to vypadá, že příští rok začnou stavět budovy, do kterých v roce 2023 přesunou nějakou vysloužilou 5nm linku (nabízí se ta, na které se aktuálně rozjíždí a testuje 5nm proces na Thaiwanu – tomu by odpovídala tak ta produkce).
    Ale jinak je samozřejmě skvělé, že TSMC začíná diverzifikovat své výrobní kapacity (nebo o tom alespoň uvažovat). 20 tisíc wafferů měsíčně je ale zatím něco málo přes 1 % kapacity TSMC, v tom roce 2024 to už bude pravděpodobně hodně pod 1 % jejich výrobní kapacity.

    • I v roce 2024 bude 5nm proces špičkový. Ne samozřejmě tím, že bude „nejlepší možný dostupný“, to uz nebude, ale prostě tím, že to bude stále speciální věc. Logicky, čím je výrobní proces menší, tím je dražší, náročnější a je schopno jej poskytnout stále méně a méně firem. Intel se k těm 5 nm dostane až prý v 2024.

      • Porovnávat nm napříč výrobci asi postrádá smysl. 10nm proces Intelu má hustotu tranzistorů až 100 milionů na mm2. Aktuálně používaný 7nm proces TSMC má totéž, dokonce o trochu méně. U 5nm procesu TSMC se uvádí hustota cca 170 milionů, Intel u svého 7nm procesu očekává 200-250 milionů a ten nepřijde v roce 2024, ale masovou produkci chtějí rozjet už ve 4Q/2021.
        Ale samozřejmě hustota je jen jeden z údajů k porovnání výrobních procesů. Dále záleží na frekvenčním stropu (tady Intel u svého 10nm dost ztrácí), na spotřebě, na výtěžnosti a asi i na dalších věcech. Tedy srovnání mezi výrobci je dost obtížné.

        • To sú papierové hodnoty. Problém je, že TSMC je papierovým hodnotám dosť blízko kdežto Intel reálne dosiahne sotva polovicu (10nm lakefiel dosahuje len 50 Mtr/mm2 a to je len low-power logický čiplet).

          Reálne podľa typu litografie:
          TSMC 28 = Intel 22 = single patterning
          TSMC 20 = TSMC 16 = Intel 14 = double patterning
          TSMC 10 = Intel 10 = quad patterning
          TSMC 7+ = Intel 7 = EUV

          TSMC 7 je quad patterning ale vydali ho len rok po 10 takže tam je to zložitejšie.

          • Tak papírové hodnoty jsou to ve všech případech. A když vám na Lakefieldu přijde málo 50 Mtr/mm2, tak co říkáte na hodnoty osmijádrového čipletu z Ryzenů na 7nm procesu, kdy 74 mm2 obsahuje 3,9 miliardy tranzistorů, tedy 51,7 Mtr/mm2, grafika Navi 10 má 41 Mtr/mm2 atd., což se moc neslučuje s tím vaším „TSMC je papierovýám hodnotám dosť blízko“.
            Prostě mi z vašeho příspěvku přijde, že se snažíte shodit Intel za každou cenu a spoléháte na to, že neznalí čtenáři si skutečnost nejsou schopni dohledat.

            • Písal som že to je low power čiplet. Takže asi bude bližšie mobilným ARMom, ktoré dosahujú 50 Mtr už na 10nm, a na 7nm už dosahujú nejakých 90.

              Ak spomínate AMD, tak to porovnajte napríklad so 4C Icelake, ktorý má 122 mm2. Lenže tam Intel už neuvádza počet tranzistorov (asi nechcú priznať zlyhanie).

              10nm ARM = 10nm Lakefield = 50 MTr/mm2
              7nm ARM = 7nm low power Intel = 90

              10nm Icelake = ???
              7nm ZEN = 7nm Meteor lake = 50

              A pre pripomenutie: 14nm ZEN = 14nm Intel
              https://pcper.com/wp-content/uploads/2017/02/b159-zen-comparison.png

              Vravím, na papieri môže mať Intel aj 10x lepšie hodnoty, ale keď používajú rovnaké stroje kupované od rovnakých dodávateľov tak z toho proste tie 10x lepšie parametre nedostanú.

            • jojioo:
              Vy jste fakt chudák. Už nevíte co byste vytáhl. Když to vezmu od konce, tak zatím jsem si tedy nevšiml, že by Intel někde prezentoval 10x lepší hodnoty. Naopak vidím, že Intel své procesy pojmenovává bez toho, aby se snažil jít za nižším číslem, i když by mu to ty papírové hodnoty v pohodě dovolovaly.
              Proč vytahujete srovnání 14nm procesů, mi není moc jasné. Tam je udávaná teoretická hustota u Intelu i GloFo prakticky stejná. V praxi na něm Intel dělá 200 mm2 desetijádro s grafikou a AMD buď osmijádro bez grafiky, které je větší, anebo čtyřjádro s grafikou, které je opět větší.
              U Ice Lake, které si zase berete do huby, má 1 jádro 6,91 mm2. U toho 7nm čipletu z Ryzenů má 1 jádro 7 mm2.
              Jinak je zajímavé, že podle vás nemůže při stejných dodavatelích mít Intel lepší proces (což on vůbec netvrdí, číselně právě naopak), ale při stejných dodavatelích může mít lepší proces TSMC.

            • Niekto sa cíti byť v kúte tak vyťahuje urážky? 😀

              Je Icelake pre vás nejaká citová záležitosť, že si to mám brať do huby? 😀 To sú dostupné dáta. 8C ZEN 74 mm2. 4C Icelake+GPU 122mm2. Jedno jadro+LLC je približne rovnako veľké ale zabudli ste spomenúť, že ZEN má 2x viac cahe ktorá zaberá viac miesta ako samotné jadrá.. Plus také detaily ako 2x širší fetch, 4 komplexné dekódery (Intel má len jeden komplexný a ostatné simple) a samozrejme, viac pipeline.

              „Proč vytahujete srovnání 14nm procesů, mi není moc jasné. Tam je udávaná teoretická hustota u Intelu i GloFo prakticky stejná. V praxi na něm Intel dělá 200 mm2 desetijádro s grafikou a AMD buď osmijádro bez grafiky, které je větší, anebo čtyřjádro s grafikou, které je opět větší.“
              Intel uvádzal teoretickú hustoru 37, ostatní len 25. 10C Skylake X malo 350 mm2. 8C ZEN 200 mm2. Ten Comet bude obsahovať tonu rôznych „optimalizácií“ keďže prichádza 3 roky po ostatných 14nm procesoroch takže to nemusí byť úplne vhodné porovnávať.

              „Jinak je zajímavé, že podle vás nemůže při stejných dodavatelích mít Intel lepší proces (což on vůbec netvrdí, číselně právě naopak), ale při stejných dodavatelích může mít lepší proces TSMC.“
              Ale veď ja od začiatku tvrdím že tie procesy sú rovnaké.

              Intel tvrdí že Intel 14nm (double patterning) = TSMC 10nm (quad patterning). Ja tvrdím že 14nm Intel = 14/16nm ostatních (v oboch prípadoch double patterning).
              Intel tvrdí, že ich 10nm dosahuje 100 Mtr/mm2, čo má byť na úrovni ostatných 7nm, ale 10nm LOW POWER Lakefield dosahuje len 50, zatiaľčo konkurencia na 7nm sa tým 100 reálne približuje. Tam by som veľmi rád porovnal aj high-power Icelake a Xe GPU, ale Intel neprezradil počty tranzistorov.

            • jojioo:
              Porovnávat můžete buď teoretické vlastnosti nebo praktickou realizaci. Nabízím vám obojí. Ty teoretické hodnoty asi lživé nejsou, ty praktické taky ne.
              Proč říkáte, že to Ryzení jádro má 2x tolik cache paměti či 2x širší fetch či 4 dekodery, mi není moc jasné. To Ice Lake jádro je stejně velké a má dejme tomu stejný (ale spíše mírně vyšší) výkon na stejné frekvenci než to Ryzení (stejné IPC), takže to evidentně musí dohánět zase jinde, o čemž už taktně mlčíte.
              U toho Commet Lake opět vytahujete nějakou pohádku o optimalizacích. Když se podíváte na 5 let starý Skylake, tak dvě jádra měla cca 25 mm2. A od té doby přes všechny Kaby, Coffee až po Cammet Lake mají ta dvě jádra pořád stejně.
              Kde vidíte, že Intel tvrdí, že jeho 14nm proces odpovídá hustotou 10nm TSMC je mi záhadou. Intelí má těch 37,5 Mtr/mm2, TSMC má 51,5 Mtr/mm2.
              A s těmi 100 Mtr/mm2 máte co pořád za problém? Jak si navrhnout jednotliví výrobci svůj čip, je jejich volba. Když vezmeme třeba ten 7nm TSMC, tak AMD na něm dělá Navi 10 s hustotou 41 Mtr/mm2, ale nVidia na něm dělá GA100 s hustotou 65 Mtr/mm2. A je to stejný proces s čipy stejného určení, s podobnými nároky na frekvenci atd.
              S tím, že od začátku tvrdíte, že ty procesy jsou stejné, tomu moc nerozumím. Které jsou stejné? Ten Intelácký 7nm, který přijde při stejných dodavatelích a stejných strojích o 3 roky později, než ten 7nm od TSMC?

            • Nehodlám si číst celou tuto diskuzi, protože bavit se s jojioo postrádá smysl.
              Odpovím jen na toto:
              „Písal som že to je low power čiplet. Takže asi bude bližšie mobilným ARMom, ktoré dosahujú 50 Mtr už na 10nm, a na 7nm už dosahujú nejakých 90.“
              David Kanter nedávno publikoval článek, v kterém se zabýval právě tím, že porovnávat hustotu tranzistorů je nesmysl, protože je tam hodně proměnných a konkrétní údaje je nutno brát vždy dost s rezervou.

              A taky se tam vyjádřil k vysoké hustotě tranzistorů u ARM CPU na 7nm (tj. těch 90 Mtr/mm2).
              Když AMD, nVidia a Intel mluví o počtu tranzistorů, mluví o aktivních tranzistorech – pouze tranzistory, které realizují logickou funkci.
              Kdežto Huawei a Apple se nikdy nevyjádřili, jaké tranzistory vlastně počítají. A vzhledem k tomu, že jejich čísla jsou oproti číslům AMD a nVidie kompletně mimo (jak psal pan Holeček na začátku, AMD dosahuje 40-50 Mtr/mm2, kdežto tyhle ARMy jsou v devadesátkách), je logické předpokládat, že počítají nejen aktivní tranzistory, ale i tranzistory použité na filtrování napětí a tranzistory, které nemají žádnou funkci vyjma zvýšení výtěžnosti (vyplňují mezeru). Tj. počítají tzv. layout tranzistory – je to celkový počet tranzistorů na čipu.

              Počet tranzistorů na těch ARMech je tedy úplně irelevantní, protože používají jinou metriku.

              Tvrzení od Jojijoo, že „TSMC dosahuje svých papírových hodnot, zatímco Intel ne“, je samozřejmě nepodložená blbost.

              10nm Intel je co se hustoty týče plné konkurenceschopný TSMC 7nm.

              Očekávám, že Jojijoo tu začne plácat ručičkami a kecat blbosti, jak to co jsem napsal není pravda. Já tuto diskuzi z mé strany končím, nemá cenu se bavit s někým, kdo je očividně zaujatý.

    • a) záleží, čo sa tam bude vyrábať. Veľa odvetví preferuje staršie technológie z dôvodu vyššej spoľahlivosti. (automotive, medical, industrial, DEFENCE…)

      Trebarz u nás (v EU) sa robí na veľa 65nm+ ASICoch pretože sa tam dajú aplikovať techniky na zvýšenú odolnosť voči radiácii, integrovať širšia paleta IP alebo rôzne druhy pamätí.

      A na margo presunu už existujúcej továrne z Taiwanu: TSMC sa už vyjadrilo, že 5nm továrne sa budú dať upraviť na 3nm výrobu (menej komplexné vrstvy sa budú robiť na starších strojoch a na najzložitejšie sa kúpia nové stroje). Rovnakú vec zrobili pri prechode z 10 na 7nm.

  2. Zdá se, že jim v TSMC došlo, že blízkost Číny je velikým rizikem. Co kdyby soudruhy z pevninské Číny napadlo udělat ozbrojený výsadek na jeden neposlušný ostrov který jim „patří“? Tomu posuvu v myšlení TSMC říkám dobrá zpráva.