Пришло время прекратить использование старых узлов и перейти на 28 нм

Мы обычно обсуждаем передовые узлы и самые передовые микросхемы, созданные с их использованием, но существуют тысячи конструкций микросхем, разработанных много лет назад, которые производятся с использованием нынешних зрелых технологических процессов, которые до сих пор широко используются в отрасли. Что касается исполнения, то эти чипы по-прежнему выполняют свою работу так же идеально, как и в день, когда был изготовлен первый чип, поэтому производители продуктов продолжают использовать их все больше и больше. Но с производственной точки зрения есть серьезное препятствие для дальнейшего роста: все мощности для старых узлов, которые когда-либо будут построены, уже построены, и они больше не будут строиться. В результате TSMC недавно начала активно поощрять своих клиентов на своих самых старых (и наименее плотных) узлах к переходу некоторых из своих зрелых проектов на свои техпроцессы класса 28 нм.

В настоящее время TSMC зарабатывает около 25% своего дохода, производя сотни миллионов чипов с использованием узлов 40 нм и более. Для других литейных предприятий доля доходов, полученных от зрелых технологических процессов, выше: UMC получает 80% своего дохода от узлов с 40-нм техпроцессом, тогда как 81,4% дохода SMIC приходится на устаревшие процессы. Зрелые узлы дешевы, имеют высокую производительность и предлагают достаточную производительность для упрощенных устройств, таких как ИС управления питанием (PMIC). Но низкие цены на пластины для этих узлов объясняются тем фактом, что когда-то, давным-давно, они сами были передовыми узлами, и что затраты на их строительство окупались высокими ценами, которые может дать передовой процесс. Это означает, что нет рентабельности (или даже оборудования) для создания новых мощностей для таких старых узлов.

Вот почему план TSMC по расширению производственных мощностей для зрелых и специализированных узлов на 50% сосредоточен на фабриках с поддержкой 28-нм техпроцесса. Как последнее (жизнеспособное) поколение классических производственных процессов TSMC, предшествовавших FinFET, 28-нм позиционируется как новая наилучшая точка для производства простых и недорогих чипов. И, стремясь объединить производство этих чипов на меньшем количестве и более широко доступных/расширяемых производственных линиях, TSMC хотела бы привлечь клиентов, использующих старые узлы, к 28-нм поколению.

«В настоящее время мы не [expanding capacity for] 40-нанометровый узел, — сказал Кевин Чжан, старший вице-президент по развитию бизнеса в TSMC. [until] через два года или через три года. Таким образом, вам действительно нужно думать о том, куда движется будущий продукт, а не о том, где он находится сегодня».

В то время как 28-нм узлы TSMC по-прежнему подвержены тем же общим тенденциям затрат, что и производители чипов в целом, поскольку они более сложны и дороги в расчете на одну пластину, чем даже более старые узлы, TSMC стремится перевести клиентов на 28-нм за счет уравновешивая это с гораздо большим количеством микросхем на пластину, которую предоставляет меньший узел. Следовательно, хотя компаниям придется платить больше, они также получат больше с точки зрения общего количества чипов. И ничто из этого не принимает во внимание потенциальные дополнительные преимущества нового узла, такие как снижение энергопотребления и потенциально больший запас тактовой частоты (производительности).

«Итак, продукты многих клиентов сегодня имеют, скажем, 40 нм или даже старше, 65 нм», — сказал Чжан. Они переходят на нижние узлы опережения. 20/28 нм станет очень важным узлом для поддержки будущей специализации. […] Мы работаем с клиентом, чтобы ускорить [their transition]. […] Я думаю, что клиент получит выгоду, экономическую выгоду, выгоду от масштабирования, у вас будет лучшее энергопотребление. но у них уже есть чип, который работает. Почему? О, тогда вы могли бы сказать, почему мы занимаемся передовыми технологиями. Ага. Ага. Я имею в виду, что суть саммита заключается в том, что вы переходите к следующему узлу, получаете лучшую производительность и большую мощность, и в целом вы получаете преимущество на системном уровне».

В дополнение к нескольким 28-нм узлам, разработанным для различных клиентских приложений, TSMC расширяет свою линейку специальных 28-нм и 22-нм (22ULP, 22ULL) техпроцессов для работы с различными типами микросхем, которые в настоящее время основаны на различных устаревших технологиях. Как и в случае с общим переходом на 28 нм, TSMC стремится убедить клиентов использовать новые технологические узлы с более высокой плотностью. И если не 28 нм/22 нм, то у клиентов также есть возможность перейти на еще более функциональные узлы на основе FinFET, которые являются частью семейства TSMC N16/N12 (например, N12e для IoT).