V průběhu Computexu jsme sice slyšeli o různých chystaných novinkách, ale jak už si začínáme zvykat, vydání nových produktů a jejich dostupnost stojí na nutné (byť nikoli dostačující) podmínce: kapacitách TSMC. Ta průběžně staví nové továrny a kapacity navyšuje, ale poptávka po waferech TSMC z několika důvodů stoupá víc, než může společnost pokrýt.

Informace, které k příležitosti Technology Symposium společnost zveřejnila, jsou však vesměs pozitivní:

Rekapitulující roadmapa nám sice neříká nic nového, ale dává nám návod, jak číst ve slajdech TSMC: Pokud je řeč o 7nm generaci, pak (není-li výslovně specifikováno jinak) je tím myšlen jak 7nm proces, tak jeho derivát, kterým je 6nm. Totéž platí i pro 5nm řadu, její součástí je (bude) 4nm výroba.

Sloupec pro rok 2021 je z poloviny prognózou, což však nic nemění na skutečnosti, že TSMC stále mírně navyšuje jak kapacity pro 16nm řadu produktů, tak 7nm řadu. 5nm kapacity se během letoška více než zdvojnásobí.

Konkrétně 7nm generace letos zvýší kapacity o 14 %.

6nm proces, který spadá do 7nm generace (setkáme se s ním zhruba za půl roku na Zen 3+ APU Rembrandt a v příštím roce na čipletech CPU a GPU AMD, jejíchž výpočetní část vznikne na 5nm výrobě), by měl koncem letošního roku čítat již ~50 % kapacity z celé 7nm generace. 6nm proces zvyšuje oproti 7nm (N7) denzitu o 18%, ale spotřeba a dosažitelný výkon se zlepšují jen kosmeticky (asi do 5 %), takže rozdíly TSMC neuvádí. Cena by měla být nižší než u N7+ (7nm EUV) procesu.

Výrobní kapacity pro 5nm proces se během letošní roku zvětší na více než dvojnásobek a za další rok budou 3,5× vyšší než na přelomu roku 202/2021. Mezi lety 2023 a 2022 půjde o podobný ~14% nárůst jaký se letos týká 7nm kapacit. Což znamená, že nová generace procesu bude za dveřmi (plánovaná asi na rok 2024).

Slajd plný pozitivních informací ukazuje, že ve stejné fázi (relativně k datu zahájení sériové výroby) má 5nm proces TSMC jak lepší výtěžnost než měl 7nm proces, tak vyšší výrobní kapacity. Existuje tedy šance, že jakmile se výroba desktopových čipů rozloží mezi 7nm a 5nm generaci, celkové výrobní kapacity dostupné desktopu o desítky procent vzrostou.

Dalším grafem TSMC ilustruje, že polovina celosvětových výrobních kapacit využívajících EUV litografii je soustředěna v TSMC. Což je na jednu stranu dobře, neboť TSMC má procesy, které jsou schopné tuto technologii dobře využít. A na straně druhé je to špatně, neboť to směřuje k monopolizaci.

Poprvé se dozvídáme nějaké detaily o 4nm (N4) procesu. O tom jsme dosud nevěděli (či spíše netušili) víc než že půjde o derivát 5nm výroby. Posun je poměrně kosmetický, plocha jádra klesne (a denzita stoupne) o ~6 %, ale zjednodušení procesu sníží potřebný počet masek a tím náklady na proces. N4 navíc bude kompatibilní s návrhy pro N5 a rovněž výtěžnost je stejná. Riziková výroba se chystá již na příští kvartál, což je další pozitivní zpráva. Původně se počítalo se čtvrtým kvartálem. O výkonu a spotřebě TSMC nemluví, takže se patrně nemění více než v nízkých jednotkách procent.

Jako poslední tu máme graf zobrazující defektivnost (1/výtěžnost) 7nm, 5nm a 4nm procesu. Opět zarovnanou časově k datu zahájení velkokapacitní výroby (= MP = mass production). Z grafu je patrné, že v současnosti (před zahájením rizikové výroby) má 4nm proces nižší defektivnost / vyšší výtěžnost než 7nm proces rok a půl po zahájení velkokapacitní výroby.

Závěrem grafy rekapitulující základní parametry (výše) a data (níže) jednotlivých procesů.

		EUV	zahájení výroby / tape-out	velkokapacitní výroba
Samsung	7nm LPE (1. gen.)		?	nezahájena
	7nm LPP (2. gen)		říjen 2018	červen 2019
	7nm (3. gen)		?	?
	6nm LPP		duben 2019	H2 2019
	5nm LPE		4. 2019 / H2 2019	H1 2020
	4nm LPE		?	2020/21 zrušen
	4nm LPP		?	2022 zrušen
	3nm		?	2022
TSMC	7nm (N7)		leden 2017	duben 2018
	7nm (N7P)		?	?
	7nm EUV (N7+)		říjen 2018	červen 2019
	6nm		Q1 2020	?
	5nm (N5)		duben 2019	H1 2020
	5nm (N5P)		?	2021
	4nm (N4)		Q3 2021	Q1? 2022
	3nm (N3)		2021	H2 2022