Čipy vyráběné 1,6nm procesem TSMC budou bezprecedentně drahé

V počítačovém průmyslu dlouho platil tzv. Moorův zákon, dle něhož nové křemíkové technologie přinášely stále více tranzistorů za stejnou nebo lepší cenu, protože se na stejně velký čip vešlo mnohem více tranzistorů. Poslední dekádu ale ceny výroby rostou, tranzistory se nezlevňují a stejně velký čip stojí čím dál víc. A po 2nm procesu se to dramaticky vyhrotí – jeden wafer bude stát prakticky desetkrát tolik co před deseti lety.

Tchajwanský web China Times zveřejnil minulý týden informace o cenách budoucích výrobních procesů TSMC. Ty firma přímo nikde neinzeruje a konkrétní částky jsou věcí individuálních nabídek a vyjednávání, jak už to v „B2B“ službách a produktech bývá. Nicméně lze asi stanovit orientační cenu na jeden vyrobený křemíkový wafer (wafer je deska o průměru 300 mm, z které se čipy vyrábějí), okolo které se budou smluvní sazby točit.

Cena za jeden wafer je problém

Problém s moderními výrobními procesy je ten, že wafer je stále stejný (takže se z něj dá vytěžit při určité ploše čipu stále stejný počet finálních výrobků), ale jeho cena neustále stoupá. Zatímco před deseti lety byla cena za jeden wafer pod částkou 5000 $, od nástupu FinFETových procesů a poté EUV technologie neustále stoupá (a aby to bylo horší, současně už tyto procesy nepřinášejí takové nárůsty hustoty tranzistorů, jako dříve). Podle China Times je cena waferu na 2nm procesu N2 okolo 30 000 $ za jeden wafer, zatímco u 3nm procesu se odhaduje na 18–20 tisíc dolarů za wafer.

Cena následující generace, 1,6nm procesu (technologie A16), ale naroste zase o polovinu. TSMC údajně uvažuje o tom, že za wafer bude účtovat až 45 000 $. Pokud by výrobci procesorů a například GPU vyráběli čipy se stejnou plochou, stoupne jim cena za samotný křemík také o polovinu. To se pravděpodobně musí promítnout i do koncových cen pro spotřebitele, i když na hotovém výrobku se podílí více věcí a tudíž nemusíme vždy pocítit plnou míru těch 50 % navíc.

Toto zdražování nejmodernějších technologií může vést i k tomu, že budou více používané čipletové technologie a nejmodernějším procesem se bude vyrábět jen menší a menší část celého procesoru, SoC nebo třeba GPU.

• Více: Detaily 2nm, 1,6nm a nejnovějšího 1,4nm procesu: Co chystá TSMC

Růst cen se prudce zrychlil

Představu o tom, jak moc náklady na výrobu těchto čipů stouply proti minulosti, si můžete udělat podle odhadů zveřejněných webem Tom’s Hardware. Až do doby před zhruba deseti lety zůstávaly ceny relativně nízko, takže nejnovější procesy byly poměrně dostupné. U 90nm procesu TSMC stál v roce 2004 wafer 2000 $. V roce 2014 stál 28nm wafer 3000 $, toto zdražení ale proběhlo přes několik generací a „halfnode“ mezigenerací (80nm, 65nm, 55nm, 40nm).

V roce 2016 stál 10nm proces 6000 $, o dva roky později 7nm už 10 000 $, o další dva roky 5nm proces 16 000 $ a s aktuálním 3nm procesem jsme na ceně oněch 18 000–20 000 $ za jeden wafer. A máme vyhlídku na další 50% přirážku každé dva roky, po nichž zhruba přichází nová generace výroby.

Přesto se zatím konkurencí tlačení výrobci čipů do použití těchto nejmodernějších křemíkových procesů celkem hrnou (a zřejmě to tedy budou muset přenášet na koncové zákazníky). Na 2nm procesu bude vyrábět kromě Applu také MediaTek a potvrzené je AMD.

• Více: AMD má první procesor vyráběný 2nm procesem. Tedy první „HPC“

I Fujitsu ale údajně chystá vlastní čipy vyráběné na této technologii (půjde o nějaký drahý serverový a HPC hardware, nikoliv o spotřebitelské produkty). Na tomto procesu bude vyráběný také nový Snapdragon 8 Elite od Qualcommu, ale eventuálně také vlastní čipy firem jako je Microsoft (AI akcelerátor Maia 300), Google (TPU 8. generace), Amazon (Trainium 4). TSMC bude údajně do konce roku už poskytovat na 2nm procesu výrobní kapacitu 30 000 waferů měsíčně.

Nejen samotná výroba bude luxus ve smyslu nákladů na jeden vyrobený čip. Také fixní náklady spojené s vývojem a rozběhnutím výroby určitého čipu stále rostou. Podle China Times může celý proces vývoje a přípravy 2nm čipu stát až 725 milionů $. To jsou peníze, které se musí nějak zpětně zaplatit z marže při prodeji, a jde o další faktor, který bude tlačit nahoru ceny, které nakonec platíme my spotřebitelé.

Zdroje: China Times, Tom’s Hardware

Jan Olšan, redaktor Cnews.cz

⠀