Von der Prozesstechnologie bis zum Kundenwettbewerb: TSMC und Samsungs neue Kampfrunde
Da das Mooresche Gesetz nach dem Eintritt in fortgeschrittenere Prozesse allmählich an seine Grenzen stößt, sind die Technologie-, Ausrüstungs- und Kapitalbarrieren für fortgeschrittene Prozesse extrem hoch. Die Beschränkungen fortgeschrittener Verfahren sind hohe Kosten, hohe Kosten und hohe Herstellungskosten. Die Investition hat positive Rückkopplungseffekte gebracht und UMC und Global Foundry gezwungen, die Investition in fortschrittliche Technologien aufzugeben. Heutzutage zählen nur fortgeschrittene Intel, TSMC und Samsung zu den fortgeschrittenen Prozessspielern. Hohe F & E-Kosten haben Unternehmen dazu veranlasst, ihre Investitionen zu erhöhen, um die Marktnachfrage zu befriedigen. Laut IC Insights werden die Ausgaben von Samsung und TSMC im vierten Quartal ein Rekordhoch erreichen.
Die obige Grafik zeigt die Investitionsentwicklung von Samsung und TSMC im vierten Quartal 2019. Wie aus der Grafik hervorgeht, hatten die beiden Unternehmen zu Jahresbeginn relativ geringe Ausgaben und erhöhten ihre Ausgaben im Jahr 2019 auf ein moderateres Niveau das zweite Quartal. Darüber hinaus gaben die beiden Unternehmen in der Telefonkonferenz zum dritten Quartal bekannt, dass sie planen, die Ausgaben im vierten Quartal auf ein Rekordniveau anzuheben.
Hinter der erstaunlichen Investition von TSMC
Bereits im zweiten Quartal 2019 gab TSMC bekannt, dass das Investitionsvolumen in diesem Jahr höher sein wird als die ursprüngliche Größenordnung von 10 bis 11 Milliarden US-Dollar. Im Oktober teilte der Präsident von TSMC, Wei Zhejia, Präsident von TSMC, mit, dass er beschlossen habe, die Investitionen in diesem Jahr auf 14 bis 15 Milliarden US-Dollar zu erhöhen. Gegenüber den bisherigen Erwartungen liegt der Anstieg bei knapp 40%. 40% des Jahres ist dies ein seltener Anstieg in der Geschichte Taiwans.
Welche Logik steckt hinter dieser schockierenden Investition?
1. Teure EUV-Ausrüstung
Laut dem Wall Street Journal konkurrieren Unternehmen wie TSMC, Intel und Samsung um kleinere, schnellere Prozessoren. Die neuesten Herstellungsverfahren erfordern jedoch neue Produktionswerkzeuge, die auch die Entwicklung der Physik vorantreiben. Dazu gehören Systeme, die EUV-Technologie verwenden, um Chipschaltungen herzustellen, die viel schmaler sind als bei Verwendung gängigerer Quellen.
EUV-Geräte sind jedoch teuer, insbesondere wenn die gesamte Halbleiterfertigung mit EUV-Geräten ausgestattet werden muss. ASML ist mit nur sieben verkauften EUV-Systemen im dritten Quartal der größte Anbieter von EUV-Lithografietools für Chiphersteller und erwirtschaftete einen Umsatz von 473 Millionen Euro (827 Millionen US-Dollar). Die Kosten pro Maschine betragen ca. 118 Millionen US-Dollar. Solche Systeme erfordern auch andere Arten von Geräten zur Prozesskontrolle und zum Testen. Insgesamt belaufen sich die Kosten für den Bau einer neuen hochmodernen Chipherstellungsanlage jetzt auf Milliarden von Dollar.
Kein Wunder also, dass Chiphersteller Brieftaschen öffnen. TSMC plant, bis Ende dieses Jahres eine 3-nm-Anlage im Science Park in Südtaiwan zu errichten. In diesem Jahr wird das Unternehmen EUV-Geräte vollständig erwerben, die ausschließlich von ASML in den Niederlanden hergestellt werden.
2. Voll beladene Kundenaufträge, Kapazität 7nm ist knapp
Es wird berichtet, dass die 7-nm-Kapazität von TSMC im vierten Quartal voll ausgelastet sein wird und auch die erste Hälfte des nächsten Jahres knapp sein wird. Branchenanalysten, darunter Apple A13-Prozessor, Huawei HiS-Chip und 5G-Basisstations-Chip sowie AMD-GPU, konzentrieren sich in der zweiten Jahreshälfte auf TSMC-Kapazitätsengpässe Der Zeitpunkt des Versands wird sich zwangsläufig nachteilig auf viele Unternehmen auswirken, die auf TSMC vertrauen.
Vor einiger Zeit gab AMD per E-Mail bekannt, dass der Ryzen 9 3950X-Prozessor, dessen Einführung für Ende September geplant war, auf November verlängert wurde. Obwohl AMD den Grund für die "Verspätung" des neuen Produkts nicht bekannt gab, verwendet der 3950X die TSMC 7nm-Produktion. Die Industrie glaubt, dass es mit TSMC arbeiten sollte. 7nm Volllast, Mangelware.
Aufgrund der engen Produktionskapazität von TSMC entschied sich NVIDIA auch für Samsung und TSMCs 7-nm-EUV als Grafikkernprozess der nächsten Generation, wodurch die Auswirkungen von Verzögerungen bei der TSMC-Lieferzeit in gewissem Maße verringert werden konnten.
Obwohl Smartphones in der ersten Hälfte des nächsten Jahres in die Nebensaison eintraten, ist die Kapazität von 7nm immer noch knapp. Aufgrund der starken Nachfrage, einschließlich 5G-Handy-Chips, Prozessoren für künstliche Intelligenz und Hochleistungs-Computing (AI / HPC), Netzwerkprozessoren, Grafikchips, Zentraleinheiten usw., werden alle 7-nm-Prozesse bereitgestellt.
Laut dem Medienbericht der Taiwan Electronics Times hat Hisilicon Semiconductor von Huawei den höchsten Anteil an Bestellungen für TSMC-Halbleiter. Dank der starken 7-nm-Bestellungen von Apple, Qualcomm, AMD, Bitcoin und Huawei Hisilicon verfolgt TSMC eine aggressivere Strategie.
3. Jagd nach fortschrittlicher Technologie
Vor kurzem, anlässlich des 33-jährigen Bestehens von TSMC, sagte der Vorsitzende und Co-CEO Liu Deyin, dass der fortschrittlichste 2-nm-Prozess in das Pilotprogramm aufgenommen wurde und im nächsten Jahr ein 5-nm-Massenproduktionsprozess durchgeführt wird. Er betonte auch, dass der 7-nm-Prozess von TSMC seit fast zwei Jahren im Werk Taichung Wafer 15 betrieben wird. Damit wurde ein globaler Rekord von der Testproduktion bis zur Massenproduktion aufgestellt und eine globale Initiative ins Leben gerufen, die mehr als eine Million Wafer produziert.
Darüber hinaus wird der 5-nm-Prozess der nächsten Generation von TSMC bevorzugt. Mit dem allmählichen Läuten der kommerziellen 5G-Glocken haben die 5G-Kunden von TSMC eine starke Nachfrage nach 5-nm-Prozessen und TSMC hat sich daher entschlossen, den Bau von 5-nm-Kapazitäten zu beschleunigen.
Wird die Expansion der Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation groß sein, wird sie die 28-Nanometer-Expansion im Jahr 2010 wiederholen? In diesem Zusammenhang erklärte Wei Zhejia auf dem Treffen: "TSMC hat diesmal eine sehr sorgfältige Analyse durchgeführt, und die technische Schwelle von EUV ist extrem hoch. Ich bin zuversichtlich, dass ich nicht die gleichen Fehler wiederholen werde, so dass die 5-Nanometer-Kapazität wird in Zukunft ausgebaut. In die Bürde. "
Die Beschleunigung des Baus von 5-nm-Kapazitäten wird nicht nur dazu beitragen, die führende Position der TSMC-Technologie zu sichern, sondern auch zeigen, dass die Nachfrage nach 5G hoch ist und das operative Wachstum im nächsten Jahr vielversprechend sein wird. Laut IC Insights werden die meisten aktuellen Investitionen von TSMC dazu verwendet, die Kapazität von 7-nm- und 5-nm-Technologien zu erhöhen.
Am 31. Oktober erklärte der Vorsitzende von TSMC, Liu Deyin, zum Abschluss des jährlichen Forums der Taiwan Semiconductor Industry Association (TSIA), dass TSMC voraussichtlich 8.000 F & E-Mitarbeiter für die nächsten 20 oder 30 Jahre Grundlagenforschung in Technologie, Materialforschung und Forschung aufstocken wird Halbleiterindustrie. TSMC sagte, es werde ein neues Forschungs- und Entwicklungszentrum in Hsinchu errichten, und die nächsten 3nm werden in diesem Forschungs- und Entwicklungszentrum durchgeführt.
TSMCs derzeitige 3-nm-Forschung und -Entwicklung entspricht den Fortschritten, und 2-nm-Entwicklungen beginnen ebenfalls, in das Pilotprogramm aufgenommen zu werden. Wei Zhejia, Präsident von TSMC, sagte, dass der Prozessfortschritt von TSMC alle zwei Jahre weiter vorangeschritten sei und keine Anzeichen für Veränderungen gesehen worden seien. Liu Deyin, Vorsitzender von TSMC, sagte, dass TSMC, solange es den Kunden hilft, dies tun werde, aber nicht unbedingt das Moore-Gesetz befolgen werde.
Gleichzeitig investiert Samsung auch in Fabs und strebt danach, TSMC mit 5-nm- und 3-nm-GAA zu verfolgen.
Samsung Angriff, können Sie aufholen?
Machen Sie TSMC eifersüchtig
Am 7. Oktober veröffentlichte TSMC eine Pressemitteilung, in der die erste Einführung des 7-nm-Hochleistungsprozesses N7 + angekündigt wurde, mit dem die Lithographie im extremen Ultraviolett (EUV) eingeführt wurde. In nur wenigen Monaten lag der Ertrag nahe an der ersten Generation des N7, und der N7 wird seit mehr als einem Jahr in Serie produziert. Zhang Xiaoqiang, stellvertretender Generaldirektor der Geschäftsentwicklung von TSMC, wies in der Pressemitteilung darauf hin, dass der Erfolg der EUV-Lithografietechnologie nicht nur das führende Design des Kunden umsetzen kann, sondern auch einen hervorragenden Beweis für die Massenproduktion mit hervorragenden Fertigungskapazitäten liefert. .
Nach Ansicht der Industrie ist dieses Manuskript voller technisch versierter Fachbegriffe eine unauffällige "Textdarstellung". Ausländisch finanzierte Analysten wiesen darauf hin, dass in der Vergangenheit solche Fertigungsinformationen von TSMC in der Regel geheim gehalten und nur an Kunden weitergegeben wurden. Diesmal handelt es sich um eine ungewöhnlich große Pressemitteilung, und die Demonstration gegenüber dem Rivalen Samsung ist sehr stark.
Laut den von IC Insights veröffentlichten Daten stieg der Marktanteil von Samsung Ende 2018 von 6% im Vorjahr auf 14% in diesem Jahr, was einem Anstieg von 133,3% gegenüber dem Vorjahr entspricht. Damit ist Samsung nach TSMC die zweitgrößte Wafergießerei. Es ist diese Entwicklungsgeschwindigkeit, die die Wurzel der Spannung von TSMC sein kann.
Andererseits ist TSMC seit seiner Gründung als Gießerei positioniert, und das Geschäft von Samsung wurde erst im Jahr 2005 offiziell aufgenommen, ist jedoch hauptsächlich für High-End-SoCs bestimmt, und sein Marktanteil ist nicht hoch. Auf diese Weise hat Samsung in weniger als 20 Jahren Gexin und UMC mit seiner Gießereitechnologie übertroffen und ist fest in der Position der zweitgrößten Gießereigießerei. Ihre Stärke ist nicht zu unterschätzen.
Samsung wurde in den letzten Jahren tatsächlich in eine Gießerei aufgeteilt. Neben der von NVIDIA erwähnten Wahl für Samsung ist auch Qualcomm bekannt. Es wird berichtet, dass der Qualcomm Xiaolong 865-Chip mit der 7-nm-EUV-Technologie (Extreme Ultraviolet) von Samsung hergestellt wird. Obwohl sich Samsung auf 7nm geöffnet hat, ist es immer noch eine große Lücke zu TSMC.
Gemessen am Marktanteil belief sich der Umsatz von TSMC im dritten Quartal 2019 auf 3,459 Milliarden US-Dollar und lag damit um 13% über dem Vorjahreswert. Der Weltmarktanteil stieg gegenüber dem Vorquartal um 1,3 Prozentpunkte auf 50,5%. Der Marktanteil von Samsung Electronics stieg nur um 0,5 Prozentpunkte auf 18,5%. Dies bedeutet, dass sich die Lücke zwischen den beiden vergrößert.
Prozessvergleich
Der Wettbewerb zwischen TSMC und Samsung wird härter. Ob es sich um technische oder Medienwerbung handelt, die beiden Seiten werden sich nicht gegenseitig geben. Wer kann wirklich gewinnen? Es gibt drei wichtige Beobachtungen: das 7-nm-EUV für die Massenproduktion in diesem Jahr, den 5-G-Paritätskrieg im nächsten Jahr und die 3-nm-GAA-Technologie (Gate-All-Around).
Laut dem vorherigen Bericht über die Arbeit der Halbleiterenzyklopädie zum Prozessvergleich von TSMC und Samsung ist aus der folgenden Abbildung ersichtlich, dass das Samsung 7LPP zwar EUV verwendet und das kleinste M2P (36 nm) aufweist, das 7LPP jedoch eine geringe Transistordichte aufweist. 7FF von TSMC. TSMC verwendet eine kleinere Anzahl von Spuren (Tracks), um die 7FF-Transistordichte geringfügig höher als die 7LPP zu machen, und die 7FFP verwendet SDB, um eine höhere Dichte zu erreichen. Das 7FF-Upgrade von TSMC auf 7FFP mit EUV reduzierte die Anzahl der Masken und die SDB-Transistordichte erhöhte sich um 18%.
Im Rahmen des 5-nm-Prozesses haben sowohl Samsung als auch TSMC damit begonnen, Aufträge für die 5-nm-Risikoproduktion zu erhalten, und sie bereiten sich auch auf die Massenproduktion im nächsten Jahr vor. Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, beträgt die Transistordichte des TSMC am 5-nm-Knoten das 1,37-fache der von Samsung, aber die relativen Waferkosten sind geringfügig niedriger als bei Samsung!
Da das Mooresche Gesetz allmählich die physikalische Grenze erreicht, wird 3nm als die letzte Generation von Halbleiterprozessen auf Siliziumbasis angesehen, da der 1nm-Knoten starken Interferenzen ausgesetzt sein wird. Um dieses Problem zu lösen, kündigte Samsung die Verwendung der GAA-Surround-Gate-Transistortechnologie am 3-nm-Knoten an, um MBCFETs (Multi-Bridge-Channel-FETs) unter Verwendung von Nanochip-Bauelementen zu erstellen, mit denen Transistoren erheblich verbessert werden können. Leistung, die hauptsächlich die FinFET-Transistor-Technologie ersetzt.
Wenn sich Moores Gesetz verlangsamt, ist es für Samsung heute eine Gelegenheit, hinterherzulaufen. 3nm ist der Schwerpunkt von Samsungs Wette, da diese Knotenindustrie auf FinFET-Transistoren verzichten wird, um GAA-Transistoren zu schalten. Samsung ist der erste, der den 3nm-GAA-Prozess ankündigt. Im neuesten 5G-Technologieforum wies Samsung darauf hin, dass der 3-nm-Prozess die Forschungs- und Entwicklungsphase im nächsten Jahr abschließen wird.
TSMC möchte jedoch nicht, dass Samsung die Führung im Gießereiprozess übernimmt. SEMICON Taiwan 2019 TSMC hat seine Fähigkeit zum Erreichen des 1-nm-Prozesses gezeigt und wird voraussichtlich 6,5 Milliarden US-Dollar in 2-nm-Prozesstechnologie investieren. Die Produktion von 2-nm-Produkten und die Wiedererlangung des Rederechts zur Gießereiprozesstechnologie werden im Jahr 2024 beginnen.
Huawei Allianz mit TSMC
Laut DigiTImes aus Taiwan hat die Tochtergesellschaft von Huawei, Hais, als Hersteller von Fabless-Produkten den größten Anteil an den Bestellungen von TSMC für Mikrobearbeitungsprozesse. In den letzten Jahren hat sich TSMC zu einem Index für „Huawei Concept Stocks“ entwickelt. Huawei Hisilicon ist nach Apple der zweitgrößte Kunde von TSMC, auf den 8% des Umsatzes von TSMC im vergangenen Jahr und 11% im ersten und zweiten Quartal dieses Jahres entfallen. .
Unter den Umsätzen von TSMC entfielen im dritten Quartal dieses Jahres 20% auf chinesische Unternehmen, ein Plus von 5% im selben Zeitraum, was hauptsächlich auf den starken Verbündeten Huawei zurückzuführen ist. Derzeit haben nur Samsung Electronics und TSMC Mikrobearbeitungsprozesse unter 7 Nanometern eingeführt. Huawei Haisi erteilte TSMC alle Aufträge. Einige Analysten gaben an, dass TSMC ebenfalls eine Gegenleistung erbringen wird, wobei die Bestellungen von Hays Vorrang haben. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Hess zu Samsung wechselt.
Mit der Vertiefung der Zusammenarbeit zwischen Huawei HiSilicon und TSMC ist es für Samsung schwierig, das Ziel von 2030 zu erreichen. Neben Huawei hat TSMC auch Kunden wie Apple, AMD und Qualcomm geerntet.
20 Milliarden US-Dollar für Halbleiter
Im Hauptgeschäft von Samsung in diesem Quartal übertrafen die Umsätze der Bereiche IT-Mobilkommunikation und Panel alle den Vorjahreszeitraum, und die Leistung des Bereichs Unterhaltungselektronik blieb im Wesentlichen auf Vorjahresniveau. Allein der profitabelste Halbleitersektor hat einen Betriebsgewinn von 3,05 Billionen Won (ca. 18,847 Milliarden Yuan), ein deutlicher Rückgang von 77,66% gegenüber dem Vorjahr. Dies ist keine geringe Auswirkung auf Samsung. Angesichts des anhaltenden Leistungsrückgangs hat Samsung einige Reformen durchgeführt, darunter die Reduzierung der Speicherkapazität und der Investitionen sowie die Beschleunigung des Übergangs zur Gießerei für Logikchips.
Obwohl der Umsatz von Samsung im dritten Quartal dieses Jahres nicht zufriedenstellend war, gab Samsung in diesem Jahr immer noch 20 Milliarden US-Dollar für Halbleiter aus. Samsung investierte in diesem Jahr 29 Billionen Won (rund 24,8 Milliarden US-Dollar), ungefähr so viel wie im Vorjahr, wobei der Halbleitersektor insgesamt 23,3 Billionen Won (rund 20 Milliarden US-Dollar) investierte. Vor einiger Zeit bestellte Samsung bei ASML außerdem 15 fortschrittliche EUV-Geräte im Wert von 3 Billionen Won, etwa 18,1 Milliarden Yuan, die innerhalb von drei Jahren ausgeliefert wurden.
Laut früheren Berichten von businessKorea hat sich Samsung Electronics auch dazu verpflichtet, die Sicherheit der Mikrobearbeitungstechnologie auf der Grundlage der jüngsten Veränderungen auf dem Halbleitermarkt zu gewährleisten. Samsung plant, bis 2021 3-Nanometer-Produkte in Serie zu produzieren, ein Jahr vor TSMC. Im Vergleich zu TSMC reagierte das Unternehmen jedoch nicht schnell. TSMC kündigte einen Investitionsplan für Großgeräte für den 3-nm-Prozess an und begann mit dem Bau einer neuen Anlage.
Aufgrund der Exportbeschränkungen Japans für Halbleiterproduktionsmaterialien wie Fotolacke steigt die Unsicherheit von Samsung derzeit weiter an. Ein Branchenkenner gab bekannt, dass Samsung die Forschung und Entwicklung im Bereich der 3-nm-Technologie abgeschlossen hat und eine Reihe von Technikern für Geräte im Bereich der extremen Ultraviolettstrahlung anstellt.
Im Gegensatz zu den Plänen von TSMC, einen 2-nm-Prozess anzukündigen, hat Samsung Electronics noch keine konkreten Pläne für den 2-nm-Prozess veröffentlicht.
Können aufkommende Technologien den weiteren Entwicklungsprozess unterstützen?
Nach dem Moore'schen Gesetz entwickeln sich integrierte Schaltkreise weiter zu subtileren Größen, und fortschrittliche Prozesse sind die fortschrittlichsten Knoten in der Herstellung integrierter Schaltkreise. In der Geschichte war Intel einst der dominierende Akteur in fortgeschrittenen Prozessen. Seit 2015 holen taiwanesische Gründer und Samsung Intel ein.
Um Moores Gesetz fortzusetzen, sind alle neuen Technologien auf mehreren Ebenen brillant. Das erste ist das Lithographieverfahren: zwei technische Pfade für die Extrem-Ultraviolett-Lithographie (EUV) und die selbstausgerichtete Vierfachstrukturierung (193i SAQP); Das zweite ist Material: eine kleine Menge einer Schlüsselmetallschicht unter Verwendung von Kobalt (Co). Alle drei Hersteller verwenden eine geringe Menge an metallischem Kobalt in der Kernmetallschichtauskleidung. Der dritte Aspekt ist das strukturelle Design: Es wird erwartet, dass die Geschwindigkeit der Chipflächenreduzierung nach 2024 abnimmt und sich der Entwicklung von vertikalen Transistoren oder dreidimensionalen Strukturen zuwendet.
In einer kürzlich durchgeführten Telefonkonferenz erwähnte Intel-CEO Bob Swan, dass Intel für zwei Jahre zu TIck-Tock zurückkehren wird. Er sagte, die 10-nm-Produktära von Intel habe
Die obige Grafik zeigt die Investitionsentwicklung von Samsung und TSMC im vierten Quartal 2019. Wie aus der Grafik hervorgeht, hatten die beiden Unternehmen zu Jahresbeginn relativ geringe Ausgaben und erhöhten ihre Ausgaben im Jahr 2019 auf ein moderateres Niveau das zweite Quartal. Darüber hinaus gaben die beiden Unternehmen in der Telefonkonferenz zum dritten Quartal bekannt, dass sie planen, die Ausgaben im vierten Quartal auf ein Rekordniveau anzuheben.
Hinter der erstaunlichen Investition von TSMC
Bereits im zweiten Quartal 2019 gab TSMC bekannt, dass das Investitionsvolumen in diesem Jahr höher sein wird als die ursprüngliche Größenordnung von 10 bis 11 Milliarden US-Dollar. Im Oktober teilte der Präsident von TSMC, Wei Zhejia, Präsident von TSMC, mit, dass er beschlossen habe, die Investitionen in diesem Jahr auf 14 bis 15 Milliarden US-Dollar zu erhöhen. Gegenüber den bisherigen Erwartungen liegt der Anstieg bei knapp 40%. 40% des Jahres ist dies ein seltener Anstieg in der Geschichte Taiwans.
Welche Logik steckt hinter dieser schockierenden Investition?
1. Teure EUV-Ausrüstung
Laut dem Wall Street Journal konkurrieren Unternehmen wie TSMC, Intel und Samsung um kleinere, schnellere Prozessoren. Die neuesten Herstellungsverfahren erfordern jedoch neue Produktionswerkzeuge, die auch die Entwicklung der Physik vorantreiben. Dazu gehören Systeme, die EUV-Technologie verwenden, um Chipschaltungen herzustellen, die viel schmaler sind als bei Verwendung gängigerer Quellen.
EUV-Geräte sind jedoch teuer, insbesondere wenn die gesamte Halbleiterfertigung mit EUV-Geräten ausgestattet werden muss. ASML ist mit nur sieben verkauften EUV-Systemen im dritten Quartal der größte Anbieter von EUV-Lithografietools für Chiphersteller und erwirtschaftete einen Umsatz von 473 Millionen Euro (827 Millionen US-Dollar). Die Kosten pro Maschine betragen ca. 118 Millionen US-Dollar. Solche Systeme erfordern auch andere Arten von Geräten zur Prozesskontrolle und zum Testen. Insgesamt belaufen sich die Kosten für den Bau einer neuen hochmodernen Chipherstellungsanlage jetzt auf Milliarden von Dollar.
Kein Wunder also, dass Chiphersteller Brieftaschen öffnen. TSMC plant, bis Ende dieses Jahres eine 3-nm-Anlage im Science Park in Südtaiwan zu errichten. In diesem Jahr wird das Unternehmen EUV-Geräte vollständig erwerben, die ausschließlich von ASML in den Niederlanden hergestellt werden.
2. Voll beladene Kundenaufträge, Kapazität 7nm ist knapp
Es wird berichtet, dass die 7-nm-Kapazität von TSMC im vierten Quartal voll ausgelastet sein wird und auch die erste Hälfte des nächsten Jahres knapp sein wird. Branchenanalysten, darunter Apple A13-Prozessor, Huawei HiS-Chip und 5G-Basisstations-Chip sowie AMD-GPU, konzentrieren sich in der zweiten Jahreshälfte auf TSMC-Kapazitätsengpässe Der Zeitpunkt des Versands wird sich zwangsläufig nachteilig auf viele Unternehmen auswirken, die auf TSMC vertrauen.
Vor einiger Zeit gab AMD per E-Mail bekannt, dass der Ryzen 9 3950X-Prozessor, dessen Einführung für Ende September geplant war, auf November verlängert wurde. Obwohl AMD den Grund für die "Verspätung" des neuen Produkts nicht bekannt gab, verwendet der 3950X die TSMC 7nm-Produktion. Die Industrie glaubt, dass es mit TSMC arbeiten sollte. 7nm Volllast, Mangelware.
Aufgrund der engen Produktionskapazität von TSMC entschied sich NVIDIA auch für Samsung und TSMCs 7-nm-EUV als Grafikkernprozess der nächsten Generation, wodurch die Auswirkungen von Verzögerungen bei der TSMC-Lieferzeit in gewissem Maße verringert werden konnten.
Obwohl Smartphones in der ersten Hälfte des nächsten Jahres in die Nebensaison eintraten, ist die Kapazität von 7nm immer noch knapp. Aufgrund der starken Nachfrage, einschließlich 5G-Handy-Chips, Prozessoren für künstliche Intelligenz und Hochleistungs-Computing (AI / HPC), Netzwerkprozessoren, Grafikchips, Zentraleinheiten usw., werden alle 7-nm-Prozesse bereitgestellt.
Laut dem Medienbericht der Taiwan Electronics Times hat Hisilicon Semiconductor von Huawei den höchsten Anteil an Bestellungen für TSMC-Halbleiter. Dank der starken 7-nm-Bestellungen von Apple, Qualcomm, AMD, Bitcoin und Huawei Hisilicon verfolgt TSMC eine aggressivere Strategie.
3. Jagd nach fortschrittlicher Technologie
Vor kurzem, anlässlich des 33-jährigen Bestehens von TSMC, sagte der Vorsitzende und Co-CEO Liu Deyin, dass der fortschrittlichste 2-nm-Prozess in das Pilotprogramm aufgenommen wurde und im nächsten Jahr ein 5-nm-Massenproduktionsprozess durchgeführt wird. Er betonte auch, dass der 7-nm-Prozess von TSMC seit fast zwei Jahren im Werk Taichung Wafer 15 betrieben wird. Damit wurde ein globaler Rekord von der Testproduktion bis zur Massenproduktion aufgestellt und eine globale Initiative ins Leben gerufen, die mehr als eine Million Wafer produziert.
Darüber hinaus wird der 5-nm-Prozess der nächsten Generation von TSMC bevorzugt. Mit dem allmählichen Läuten der kommerziellen 5G-Glocken haben die 5G-Kunden von TSMC eine starke Nachfrage nach 5-nm-Prozessen und TSMC hat sich daher entschlossen, den Bau von 5-nm-Kapazitäten zu beschleunigen.
Wird die Expansion der Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation groß sein, wird sie die 28-Nanometer-Expansion im Jahr 2010 wiederholen? In diesem Zusammenhang erklärte Wei Zhejia auf dem Treffen: "TSMC hat diesmal eine sehr sorgfältige Analyse durchgeführt, und die technische Schwelle von EUV ist extrem hoch. Ich bin zuversichtlich, dass ich nicht die gleichen Fehler wiederholen werde, so dass die 5-Nanometer-Kapazität wird in Zukunft ausgebaut. In die Bürde. "
Die Beschleunigung des Baus von 5-nm-Kapazitäten wird nicht nur dazu beitragen, die führende Position der TSMC-Technologie zu sichern, sondern auch zeigen, dass die Nachfrage nach 5G hoch ist und das operative Wachstum im nächsten Jahr vielversprechend sein wird. Laut IC Insights werden die meisten aktuellen Investitionen von TSMC dazu verwendet, die Kapazität von 7-nm- und 5-nm-Technologien zu erhöhen.
Am 31. Oktober erklärte der Vorsitzende von TSMC, Liu Deyin, zum Abschluss des jährlichen Forums der Taiwan Semiconductor Industry Association (TSIA), dass TSMC voraussichtlich 8.000 F & E-Mitarbeiter für die nächsten 20 oder 30 Jahre Grundlagenforschung in Technologie, Materialforschung und Forschung aufstocken wird Halbleiterindustrie. TSMC sagte, es werde ein neues Forschungs- und Entwicklungszentrum in Hsinchu errichten, und die nächsten 3nm werden in diesem Forschungs- und Entwicklungszentrum durchgeführt.
TSMCs derzeitige 3-nm-Forschung und -Entwicklung entspricht den Fortschritten, und 2-nm-Entwicklungen beginnen ebenfalls, in das Pilotprogramm aufgenommen zu werden. Wei Zhejia, Präsident von TSMC, sagte, dass der Prozessfortschritt von TSMC alle zwei Jahre weiter vorangeschritten sei und keine Anzeichen für Veränderungen gesehen worden seien. Liu Deyin, Vorsitzender von TSMC, sagte, dass TSMC, solange es den Kunden hilft, dies tun werde, aber nicht unbedingt das Moore-Gesetz befolgen werde.
Gleichzeitig investiert Samsung auch in Fabs und strebt danach, TSMC mit 5-nm- und 3-nm-GAA zu verfolgen.
Samsung Angriff, können Sie aufholen?
Machen Sie TSMC eifersüchtig
Am 7. Oktober veröffentlichte TSMC eine Pressemitteilung, in der die erste Einführung des 7-nm-Hochleistungsprozesses N7 + angekündigt wurde, mit dem die Lithographie im extremen Ultraviolett (EUV) eingeführt wurde. In nur wenigen Monaten lag der Ertrag nahe an der ersten Generation des N7, und der N7 wird seit mehr als einem Jahr in Serie produziert. Zhang Xiaoqiang, stellvertretender Generaldirektor der Geschäftsentwicklung von TSMC, wies in der Pressemitteilung darauf hin, dass der Erfolg der EUV-Lithografietechnologie nicht nur das führende Design des Kunden umsetzen kann, sondern auch einen hervorragenden Beweis für die Massenproduktion mit hervorragenden Fertigungskapazitäten liefert. .
Nach Ansicht der Industrie ist dieses Manuskript voller technisch versierter Fachbegriffe eine unauffällige "Textdarstellung". Ausländisch finanzierte Analysten wiesen darauf hin, dass in der Vergangenheit solche Fertigungsinformationen von TSMC in der Regel geheim gehalten und nur an Kunden weitergegeben wurden. Diesmal handelt es sich um eine ungewöhnlich große Pressemitteilung, und die Demonstration gegenüber dem Rivalen Samsung ist sehr stark.
Laut den von IC Insights veröffentlichten Daten stieg der Marktanteil von Samsung Ende 2018 von 6% im Vorjahr auf 14% in diesem Jahr, was einem Anstieg von 133,3% gegenüber dem Vorjahr entspricht. Damit ist Samsung nach TSMC die zweitgrößte Wafergießerei. Es ist diese Entwicklungsgeschwindigkeit, die die Wurzel der Spannung von TSMC sein kann.
Andererseits ist TSMC seit seiner Gründung als Gießerei positioniert, und das Geschäft von Samsung wurde erst im Jahr 2005 offiziell aufgenommen, ist jedoch hauptsächlich für High-End-SoCs bestimmt, und sein Marktanteil ist nicht hoch. Auf diese Weise hat Samsung in weniger als 20 Jahren Gexin und UMC mit seiner Gießereitechnologie übertroffen und ist fest in der Position der zweitgrößten Gießereigießerei. Ihre Stärke ist nicht zu unterschätzen.
Samsung wurde in den letzten Jahren tatsächlich in eine Gießerei aufgeteilt. Neben der von NVIDIA erwähnten Wahl für Samsung ist auch Qualcomm bekannt. Es wird berichtet, dass der Qualcomm Xiaolong 865-Chip mit der 7-nm-EUV-Technologie (Extreme Ultraviolet) von Samsung hergestellt wird. Obwohl sich Samsung auf 7nm geöffnet hat, ist es immer noch eine große Lücke zu TSMC.
Gemessen am Marktanteil belief sich der Umsatz von TSMC im dritten Quartal 2019 auf 3,459 Milliarden US-Dollar und lag damit um 13% über dem Vorjahreswert. Der Weltmarktanteil stieg gegenüber dem Vorquartal um 1,3 Prozentpunkte auf 50,5%. Der Marktanteil von Samsung Electronics stieg nur um 0,5 Prozentpunkte auf 18,5%. Dies bedeutet, dass sich die Lücke zwischen den beiden vergrößert.
Prozessvergleich
Der Wettbewerb zwischen TSMC und Samsung wird härter. Ob es sich um technische oder Medienwerbung handelt, die beiden Seiten werden sich nicht gegenseitig geben. Wer kann wirklich gewinnen? Es gibt drei wichtige Beobachtungen: das 7-nm-EUV für die Massenproduktion in diesem Jahr, den 5-G-Paritätskrieg im nächsten Jahr und die 3-nm-GAA-Technologie (Gate-All-Around).
Laut dem vorherigen Bericht über die Arbeit der Halbleiterenzyklopädie zum Prozessvergleich von TSMC und Samsung ist aus der folgenden Abbildung ersichtlich, dass das Samsung 7LPP zwar EUV verwendet und das kleinste M2P (36 nm) aufweist, das 7LPP jedoch eine geringe Transistordichte aufweist. 7FF von TSMC. TSMC verwendet eine kleinere Anzahl von Spuren (Tracks), um die 7FF-Transistordichte geringfügig höher als die 7LPP zu machen, und die 7FFP verwendet SDB, um eine höhere Dichte zu erreichen. Das 7FF-Upgrade von TSMC auf 7FFP mit EUV reduzierte die Anzahl der Masken und die SDB-Transistordichte erhöhte sich um 18%.
Im Rahmen des 5-nm-Prozesses haben sowohl Samsung als auch TSMC damit begonnen, Aufträge für die 5-nm-Risikoproduktion zu erhalten, und sie bereiten sich auch auf die Massenproduktion im nächsten Jahr vor. Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, beträgt die Transistordichte des TSMC am 5-nm-Knoten das 1,37-fache der von Samsung, aber die relativen Waferkosten sind geringfügig niedriger als bei Samsung!
Da das Mooresche Gesetz allmählich die physikalische Grenze erreicht, wird 3nm als die letzte Generation von Halbleiterprozessen auf Siliziumbasis angesehen, da der 1nm-Knoten starken Interferenzen ausgesetzt sein wird. Um dieses Problem zu lösen, kündigte Samsung die Verwendung der GAA-Surround-Gate-Transistortechnologie am 3-nm-Knoten an, um MBCFETs (Multi-Bridge-Channel-FETs) unter Verwendung von Nanochip-Bauelementen zu erstellen, mit denen Transistoren erheblich verbessert werden können. Leistung, die hauptsächlich die FinFET-Transistor-Technologie ersetzt.
Wenn sich Moores Gesetz verlangsamt, ist es für Samsung heute eine Gelegenheit, hinterherzulaufen. 3nm ist der Schwerpunkt von Samsungs Wette, da diese Knotenindustrie auf FinFET-Transistoren verzichten wird, um GAA-Transistoren zu schalten. Samsung ist der erste, der den 3nm-GAA-Prozess ankündigt. Im neuesten 5G-Technologieforum wies Samsung darauf hin, dass der 3-nm-Prozess die Forschungs- und Entwicklungsphase im nächsten Jahr abschließen wird.
TSMC möchte jedoch nicht, dass Samsung die Führung im Gießereiprozess übernimmt. SEMICON Taiwan 2019 TSMC hat seine Fähigkeit zum Erreichen des 1-nm-Prozesses gezeigt und wird voraussichtlich 6,5 Milliarden US-Dollar in 2-nm-Prozesstechnologie investieren. Die Produktion von 2-nm-Produkten und die Wiedererlangung des Rederechts zur Gießereiprozesstechnologie werden im Jahr 2024 beginnen.
Huawei Allianz mit TSMC
Laut DigiTImes aus Taiwan hat die Tochtergesellschaft von Huawei, Hais, als Hersteller von Fabless-Produkten den größten Anteil an den Bestellungen von TSMC für Mikrobearbeitungsprozesse. In den letzten Jahren hat sich TSMC zu einem Index für „Huawei Concept Stocks“ entwickelt. Huawei Hisilicon ist nach Apple der zweitgrößte Kunde von TSMC, auf den 8% des Umsatzes von TSMC im vergangenen Jahr und 11% im ersten und zweiten Quartal dieses Jahres entfallen. .
Unter den Umsätzen von TSMC entfielen im dritten Quartal dieses Jahres 20% auf chinesische Unternehmen, ein Plus von 5% im selben Zeitraum, was hauptsächlich auf den starken Verbündeten Huawei zurückzuführen ist. Derzeit haben nur Samsung Electronics und TSMC Mikrobearbeitungsprozesse unter 7 Nanometern eingeführt. Huawei Haisi erteilte TSMC alle Aufträge. Einige Analysten gaben an, dass TSMC ebenfalls eine Gegenleistung erbringen wird, wobei die Bestellungen von Hays Vorrang haben. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Hess zu Samsung wechselt.
Mit der Vertiefung der Zusammenarbeit zwischen Huawei HiSilicon und TSMC ist es für Samsung schwierig, das Ziel von 2030 zu erreichen. Neben Huawei hat TSMC auch Kunden wie Apple, AMD und Qualcomm geerntet.
20 Milliarden US-Dollar für Halbleiter
Im Hauptgeschäft von Samsung in diesem Quartal übertrafen die Umsätze der Bereiche IT-Mobilkommunikation und Panel alle den Vorjahreszeitraum, und die Leistung des Bereichs Unterhaltungselektronik blieb im Wesentlichen auf Vorjahresniveau. Allein der profitabelste Halbleitersektor hat einen Betriebsgewinn von 3,05 Billionen Won (ca. 18,847 Milliarden Yuan), ein deutlicher Rückgang von 77,66% gegenüber dem Vorjahr. Dies ist keine geringe Auswirkung auf Samsung. Angesichts des anhaltenden Leistungsrückgangs hat Samsung einige Reformen durchgeführt, darunter die Reduzierung der Speicherkapazität und der Investitionen sowie die Beschleunigung des Übergangs zur Gießerei für Logikchips.
Obwohl der Umsatz von Samsung im dritten Quartal dieses Jahres nicht zufriedenstellend war, gab Samsung in diesem Jahr immer noch 20 Milliarden US-Dollar für Halbleiter aus. Samsung investierte in diesem Jahr 29 Billionen Won (rund 24,8 Milliarden US-Dollar), ungefähr so viel wie im Vorjahr, wobei der Halbleitersektor insgesamt 23,3 Billionen Won (rund 20 Milliarden US-Dollar) investierte. Vor einiger Zeit bestellte Samsung bei ASML außerdem 15 fortschrittliche EUV-Geräte im Wert von 3 Billionen Won, etwa 18,1 Milliarden Yuan, die innerhalb von drei Jahren ausgeliefert wurden.
Laut früheren Berichten von businessKorea hat sich Samsung Electronics auch dazu verpflichtet, die Sicherheit der Mikrobearbeitungstechnologie auf der Grundlage der jüngsten Veränderungen auf dem Halbleitermarkt zu gewährleisten. Samsung plant, bis 2021 3-Nanometer-Produkte in Serie zu produzieren, ein Jahr vor TSMC. Im Vergleich zu TSMC reagierte das Unternehmen jedoch nicht schnell. TSMC kündigte einen Investitionsplan für Großgeräte für den 3-nm-Prozess an und begann mit dem Bau einer neuen Anlage.
Aufgrund der Exportbeschränkungen Japans für Halbleiterproduktionsmaterialien wie Fotolacke steigt die Unsicherheit von Samsung derzeit weiter an. Ein Branchenkenner gab bekannt, dass Samsung die Forschung und Entwicklung im Bereich der 3-nm-Technologie abgeschlossen hat und eine Reihe von Technikern für Geräte im Bereich der extremen Ultraviolettstrahlung anstellt.
Im Gegensatz zu den Plänen von TSMC, einen 2-nm-Prozess anzukündigen, hat Samsung Electronics noch keine konkreten Pläne für den 2-nm-Prozess veröffentlicht.
Können aufkommende Technologien den weiteren Entwicklungsprozess unterstützen?
Nach dem Moore'schen Gesetz entwickeln sich integrierte Schaltkreise weiter zu subtileren Größen, und fortschrittliche Prozesse sind die fortschrittlichsten Knoten in der Herstellung integrierter Schaltkreise. In der Geschichte war Intel einst der dominierende Akteur in fortgeschrittenen Prozessen. Seit 2015 holen taiwanesische Gründer und Samsung Intel ein.
Um Moores Gesetz fortzusetzen, sind alle neuen Technologien auf mehreren Ebenen brillant. Das erste ist das Lithographieverfahren: zwei technische Pfade für die Extrem-Ultraviolett-Lithographie (EUV) und die selbstausgerichtete Vierfachstrukturierung (193i SAQP); Das zweite ist Material: eine kleine Menge einer Schlüsselmetallschicht unter Verwendung von Kobalt (Co). Alle drei Hersteller verwenden eine geringe Menge an metallischem Kobalt in der Kernmetallschichtauskleidung. Der dritte Aspekt ist das strukturelle Design: Es wird erwartet, dass die Geschwindigkeit der Chipflächenreduzierung nach 2024 abnimmt und sich der Entwicklung von vertikalen Transistoren oder dreidimensionalen Strukturen zuwendet.
In einer kürzlich durchgeführten Telefonkonferenz erwähnte Intel-CEO Bob Swan, dass Intel für zwei Jahre zu TIck-Tock zurückkehren wird. Er sagte, die 10-nm-Produktära von Intel habe