Závod o dominanci v technologii polovodičů o velikosti 2 nanometry (nm) nabírá na intenzitě na začátku letošního roku. Jedná se o klíčovou bitvu pro globální společnosti zabývající se výrobou polovodičů na zakázku.
Podle průmyslových zdrojů plánují hlavní výrobci polovodičů na zakázku, jako je Samsung Electronics, TSMC a Intel, začít s hromadnou výrobou polovodičů o velikosti 2 nm později letos. To znamená, že očekáváme, že soutěž o dominanci v technologii 2 nm se bude od příštího roku zintenzivní. V současné době je nejvyspělejší technologie hromadné výroby na světě technologie 3 nm.
Produkty TSMC o velikosti 2 nm budou vyráběny v zařízení 20Fab v Hsinchu Science Park na severu Tchaj-wanu a také v zařízení v Kaohsiungu na jihu Tchaj-wanu. Předpokládá se, že instalace zařízení pro technologii 2 nm začne v Hsinchu již v dubnu a hromadná výroba polovodičů o velikosti 2 nm s využitím procesu Gate-All-Around (GAA) bude možná od roku 2025.
Během telefonické konference 18. ledna odhalil TSMC, že odhadované kapitálové výdaje (CAPEX) pro tento rok se pohybují mezi 28 a 32 miliardami dolarů, a to s většinou (70-80 %) určenou pro pokročilé procesy. Tato částka je podobná loňskému investičnímu rozpočtu (30,4 miliardy dolarů), což naznačuje konzistentní investiční strategii, jak získat náskok v technologii 2 nm.
Intel, který oznámil svůj návrat do výrobního průmyslu, rychle staví své továrny. Plánuje představit proces o velikosti 20 angstromů (rovnající se 2 nm) ve první polovině roku, následovaný procesem o velikosti 18 angstromů (1,8 nm) ve druhé polovině roku. Je známo, že v prvním čtvrtletí tohoto roku začnou testovat výrobu s procesem o velikosti 18 angstromů.
Plán Intela pro technologii 2 nm je ambicióznější, než se původně předpokládalo, pokročil o více než šest měsíců. V reakci na kritiku příliš agresivního plánu rychle přistoupil Intel k akvizici pokročilého vybavení pro extrémní ultravioletovou (EUV) litografii. Úspěch byl dosažen při získání zařízení ASML High NA EUV litografie pro výrobu polovodičů o velikosti 2 nm, což umožňuje Intelu zahájit hromadnou výrobu procesu o velikosti 20 angstromů.
Samsung Electronics se rozhodl zvolit strategii použití technologie GAA k získání výhody v souboji o ultrajemné procesy. V současné době probíhá hromadná výroba první generace procesu 3 nm založeného na technologii GAA (SF3E), a hromadná výroba druhé generace procesu 3 nm, která výrazně zlepšuje výkon a energetickou účinnost, je plánována na pozdější část tohoto roku.
V případě technologie 2 nm plánuje Samsung od roku 2025 zahájit hromadnou výrobu procesu 2 nm (SF2) pro mobilní zařízení, postupně rozšiřovat výrobu na výpočetní techniku s vysokým výkonem (HPC) v roce 2026 a na automobilové procesy v roce 2027. V současné době Samsung vyrábí produkty procesu 3 nm GAA na svém kampusu v Hwaseongu a plánuje v budoucnu vyrábět jak procesy 3 nm, tak procesy 2 nm na svém kampusu v Pyeongtaeku.
Je také zajímavé sledovat činnost konsorcia Rapidus, složeného ze osmi japonských firem. Rapidus si klade za cíl zahájit testovací výrobu polovodičů o velikosti 2 nm ve své nové továrně do roku 2025 a zahájit hromadnou výrobu do roku 2027. Pokud se technologie Rapidus osvědčí, může se trh s polovodiči na zakázku rozšířit z aktuálního duopolu Tchaj-wan-Koreje na systém se čtyřmi stranami zahrnující Tchaj-wan, Koreu, Spojené státy a Japonsko.
Technologická soutěž o titul „dominantního hráče“ nakonec bude rozhodnuta v boji o zákazníky. V tomto ohledu se TSMC uvádí jako lídr ve segmentu 2 nm. V průmyslu se šíří zvěsti, že prvním klientem, který využije tuto technologii u TSMC, bude Apple. Nvidia, lídr v oblasti grafických procesorů, je také považována za důležitého zákazníka pro TSMC.
Tato spolupráce mezi hlavními technologickými společnostmi vede ke skutečnosti, že TSMC aktuálně drží dominantní 57,9% podíl na trhu v oblasti polovodičů na zakázku, zatímco Samsung Electronics je druhý s podílem 12,4%, což představuje významný rozdíl 45,5 procentního bodu.
Však Samsung Electronics není v klidu. Díky neustálým investicím do technologií se počet zákazníků využívajících služby Samsungových pracoven vzrostl v roce 2022 na více než 100, což je nárůst o 2,4krát ve srovnání s rokem 2017. Společnost plánuje tento počet do roku 2028 zvýšit na zhruba 200. Zejména Samsungovo časné přijetí technologie GAA má výhodu v dosažení vysokého výkonu u pokročilých procesů.
Otázky a odpovědi:
1. Které společnosti plánují letos s hromadnou výrobou polovodičů o velikosti 2 nm?
Hlavní společnosti, které to plánují, jsou Samsung Electronics, TSMC a Intel.
2. Kde bude TSMC vyrábět své produkty o velikosti 2 nm?
Budou vyráběny v zařízení 20Fab v Hsinchu Science Park na severu Tchaj-wanu a také v zařízení v Kaohsiungu na jihu Tchaj-wanu.
3. Kdy se očekává začátek hromadné výroby polovodičů o velikosti 2 nm s využitím procesu GAA?
Očekává se, že začne od roku 2025.
4. Jaké jsou odhadované kapitálové výdaje (CAPEX) pro TSMC v tomto roce?
Odhadované kapitálové výdaje se pohybují mezi 28 a 32 miliardami dolarů.
5. Jaký je plán Intela pro technologii 2 nm?
Intel plánuje představit proces o velikosti 2 nm v první polovině roku.
6. Které procesy jsou v současnosti hromadně vyráběny společností Samsung Electronics?
V současné době probíhá hromadná výroba firstí generace procesu o velikosti 3 nm založeného na technologii GAA (SF3E).
7. Kdy plánuje Samsung zahájit hromadnou výrobu procesu o velikosti 2 nm?
Samsung plánuje zahájit hromadnou výrobu procesu o velikosti 2 nm pro mobilní zařízení v roce 2025.
8. Jakou roli hraje TSMC na trhu s polovodiči na zakázku?
TSMC aktuálně drží dominantní 57,9% podíl na trhu s výrobou polovodičů na zakázku.
9. Kdo je považován za důležitého zákazníka pro TSMC?
Nvidia, lídr v oblasti grafických procesorů, je považována za důležitého zákazníka pro TSMC.
10. Kolik zákazníků využívá v roce 2022 služby Samsungových pracoven?
V roce 2022 počet zákazníků využívajících služby Samsungových pracoven vzrostl na více než 100.
Klíčové Termíny:
– Polovodiče: Materiály, které mají vlastnosti mezi vodiči a izolátory a jsou široce používány při výrobě elektronických obvodů.
– Výroba na zakázku: Proces, při kterém jedna společnost vyrábí polovodiče pro jinou společnost na základě smlouvy.
– Nanometr (nm): Jednotka délky rovnající se jednomu miliardtině metru, používaná k popisu velikosti polovodičových struktur.
– GAA technologie: Technologie Gate-All-Around, která se používá pro výrobu menších polovodičů.
– Extrémně ultravioletová litografie (EUV): Pokročilá litografická technika, která využívá extrémně krátkovlnné světlo pro vytváření mikroskopických vzorů na podkladu.
Navrhované související odkazy:
– TSMC
– Samsung Electronics