La produzione di TSMC a 3 nm è partita bene, con rendimenti che, secondo quanto riferito, sono superiori all’80% e Apple sta acquistando tutta la produzione a 3 nm su cui può mettere le mani.
A che punto è la più grande fonderia del mondo, TSMC, nella produzione di chip a 3 nm all’avanguardia? Secondo EDN Asia, i rendimenti della produzione di chip a 3nm per Apple sono dell’80%, il che significa che su 100 chip creati da un wafer, 80 passano il controllo di qualità. Gli alti rendimenti sono importanti per i clienti di TSMC, soprattutto quando i wafer per i chip a 3 nm costano 20.000 dollari rispetto ai 16.000 dollari dei wafer per i chip a 5 nm. Al prezzo attuale, i progettisti di chip al di fuori di Apple hanno rinunciato alla prima generazione di produzione a 3 nm. Questo processo produttivo è noto come N3 all’interno di TSMC e il 100% di questa produzione è stato vincolato da Apple. L’iPhone 15 Pro e l’iPhone 15 Ultra saranno probabilmente gli unici smartphone a montare un SoC a 3 nm quest’anno. Ma l’anno prossimo la situazione dovrebbe migliorare. TSMC inizierà infatti a produrre chip con il nodo di processo N3E nella seconda metà di quest’anno.
I chip realizzati con il nodo di processo N3E sono più economici e facili da costruire rispetto a quelli realizzati con il processo N3. Approfittando dei costi più bassi, TSMC si aspetta che altri clienti, come Intel, AMD e Qualcomm, entrino nel pool dei 3nm. Per queste tre aziende ha senso aspettare il meno costoso N3E perché sono tutti progettisti di chip che vendono chip. I loro profitti derivano dai chip stessi. Apple, invece, è l’utente finale dei propri chip e guadagna vendendo i costosi prodotti contenenti i componenti di silicio da lei progettati.
I chip realizzati con N3E avranno velocità di clock più elevate e consumeranno meno energia rispetto a quelli realizzati con il nodo N3. Secondo il CEO C.C. Wei, il processo a 3 nm dovrebbe generare 1,5 trilioni di dollari per TSMC nei primi cinque anni dalla produzione in volumi. TSMC afferma che il primo nodo a 3 nm (N3) offre prestazioni superiori del 15% e consuma dal 30% al 35% di energia in meno rispetto al nodo a 5 nm. Il nodo a 4 nm, utilizzato per l’Apple A16 Bionic, è in realtà una versione migliorata del nodo a 5 nm di TSMC. L’Apple A17 Bionic a 3 nm dovrebbe garantire un miglioramento dell’efficienza energetica del 35% rispetto all’A16 Bionic. Anche i chip M3, M3 Pro e M3 Max di Apple dovrebbero essere prodotti con il nodo a 3 nm di TSMC. Apple è il principale cliente della fonderia e contribuisce al 25% del fatturato annuale di TSMC.
TSMC, Samsung e Intel utilizzeranno tutti transistor GAA a 2 nm
L’anno prossimo TSMC inizierà la produzione a 4 nm nella sua nuova fabbrica di Phoenix, in Arizona. Entro il 2026, un secondo stabilimento inizierà a sfornare chip a 3 nm, ma a quel punto si parlerà senza dubbio di 2 nm, quando TSMC passerà dai transistor FinFET ai gate-all-around (GAA). Questi ultimi transistor consentono al gate di entrare in contatto con il canale su tutti i lati utilizzando nanosheet orizzontali impilati verticalmente. Ciò consente di controllare con maggiore precisione i flussi di corrente e di ridurre le perdite di corrente.
I chip GAA offrono anche una maggiore efficienza energetica, consentendo ai dispositivi che utilizzano questa tecnologia di funzionare più velocemente consumando meno energia. Va sottolineato che Samsung utilizza già GAA per la sua produzione a 3 nm, mentre TSMC si attiene ai transistor FinFET. Anche Intel inizierà a utilizzare la sua versione di GAA, chiamata RibbonFET, entro la metà del 2024. L’azienda afferma di voler riconquistare la leadership del processo nel 2025.
Il rapporto di EDN Asia cita Digitimes per riferire che TSMC spera di raggiungere un tasso di produzione di 45.000 wafer al mese entro questo mese. Anche con Apple come unico cliente per la produzione di N3, TSMC incasserà comunque miliardi di dollari di ricavi per la sua produzione di N3 quest’anno. E il futuro non potrà che essere più roseo per la fonderia, visto che il nodo N3E inizierà ad attirare altri clienti l’anno prossimo.
