Lors du symposium technologique TSMC de cette année, la société a profité de l’occasion pour informer ses clients et les spectateurs de l’industrie des derniers développements du fabricant de semi-conducteurs en ce qui concerne ses dernières technologies et ses feuilles de route de fabrication. Dans le cadre d’une présentation régulière, la fonderie nous a mis à jour sur son statut sur ses technologies de fabrication de pointe actuelles, les N7, N5 et leurs dérivés respectifs tels que N6 et N5.

TSMC sépare ses nœuds de fabrication de pointe en trois «familles» de produits: 7 nm, 5 nm et le prochain nœud de fabrication 3 nm. Comme beaucoup l’auront remarqué à travers une large gamme de produits au cours des deux dernières années, l’introduction du nœud 7 nm de TSMC et la fabrication de masse à partir de 2018 ont été un véritable tour de force pour la fonderie, se taillant un leadership significatif dans l’industrie que les concurrents les plus proches. ont eu du mal à suivre jusqu’à ce jour.

À ce jour, TSMC a expédié plus d’un milliard de puces 7 nm, et la famille 7 nm est considérée comme extrêmement mature, la fonderie se concentrant désormais sur la montée en puissance des produits 5 nm et les futurs nœuds avancés 3 nm.

En termes de capacité familiale de 7 nm, à partir de 2021, la capacité installée annuelle commence vraiment à ralentir considérablement, car de nombreux clients migrent vers les nœuds de processus plus avancés.

Les prévisions de capacité pour 2021 n’incluent qu’une augmentation de 14% de la capacité de la famille 7 nm – commençant un rythme lent qui imitera probablement la progression de la capacité de la fonderie pour la famille de processus 16 nm plus ancienne.

Bien que de nombreux clients évoluent vers 5 nm et moins, la famille 7 nm restera très importante pour les revenus, la capacité de fabrication et la valeur client. Le nœud N6 est une conception évolutive des variantes de nœud N7 précédentes et simplifie les étapes de fabrication en introduisant une utilisation légère des couches EUV.

Ce qui a été extrêmement surprenant à voir, c’est le taux d’adoption du N6 et la façon dont il remplace le volume de fabrication de N7: au 4T20, le nœud N6 ne représentait que 15% de la capacité de fabrication de la famille 7 nm, alors que cela devrait atteindre 48 à 50%. un an plus tard au 4T21. Cela signifie qu’au moment où nous parlons, nous assistons à de nombreuses nouvelles rampes de nouveaux produits N6 à haut volume, ce qui est assez intéressant. Les suspects habituels seraient des fournisseurs tels que MediaTek et leurs plus récents SoC Dimensity, mais nous avons également vu Qualcomm révéler des conceptions de SoC de milieu de gamme 6 nm tels que le Snapdragon 778G. Nous n’avons pas encore entendu parler de la production de N6 de la part des fournisseurs de PC ou de HPC, mais étant donné la forte augmentation des volumes, on pourrait très bien imaginer qu’il doit y avoir de nouveaux produits dans ces secteurs industriels également.

Capacité de 5 nm pour quadrupler d’ici 2023 sur 2020

Le nœud de processus 5 nm de TSMC est en production de masse depuis 2020 et alimente notamment des centaines de millions de nouveaux SoC alimentant les puces A14 d’Apple de la série iPhone 12 ainsi que la nouvelle puce M1 Mac. Bien que HiSilicon soit l’un des principaux clients de TSMC à 5 nm, TSMC avait interrompu toute la production de l’entreprise en septembre dernier en raison de restrictions commerciales. TSMC met à jour aujourd’hui qu’il a expédié des plaquettes N5 de 500 000, ce qui représenterait environ quelques centaines de millions de puces. Bien que cela ait conduit Apple à avoir essentiellement une sorte d’exclusivité pour le nœud N5 en 2020, alors que de plus en plus d’entreprises commencent à développer leurs produits 5 nm, TSMC devra augmenter considérablement sa capacité de production, dans laquelle la société investit massivement:

Pour toute l’année 2021, TSMC prévoit de doubler rapidement sa capacité de wafers 2020, et de l’augmenter encore de 75% en 2022. D’ici 2023, la société prévoit un quadruplement de la capacité 2020, et ce serait encore avant le nouveau 5 nm de la société. L’usine de fabrication de l’Arizona devrait être mise en ligne et ajouter 20 000 wafers supplémentaires / mois de capacité.

La rampe N5 de TSMC se déroule extrêmement bien et, comme indiqué lors du Symposium technologique de l’année dernière, elle a atteint de meilleurs rendements que les nœuds de technologie de processus de la famille 7 nm. La société souligne ici en grande partie les étapes de fabrication simplifiées grâce à une utilisation plus étendue des couches EUV par rapport à ses nœuds DUV et EUV 7 nm. Dans un secteur où la concurrence a du mal à augmenter les rendements sur les derniers nœuds de pointe, c’est vraiment un exploit étonnant de TSMC qui devrait consolider davantage la domination actuelle de la fonderie.

La fonderie est bien consciente de ce fait et démontre fièrement ses prouesses techniques à travers une métrique extrêmement intéressante: bien que TSMC ne dispose «que» de 50% de la base d’installation de machines EUV dans le monde, la société représente en fait 65% des parts cumulées des wafers EUV expédiés, ce qui signifie qu’il utilise beaucoup plus efficacement sa capacité d’installation.

TSMC déclare utiliser une pellicule développée en interne pour ses nœuds EUV depuis 2019 et plus largement en 2020. En comparaison, ASML et Mitsui Chemicals n’avaient annoncé que récemment, il y a quelques mois, qu’ils prévoyaient de commencer des ventes en volume de leur propre pellicule en 2Q21, essentiellement en ce moment au moment de cet article. TSMC n’indique aucun détail technique sur sa pellicule interne, mais si les rendements de N5 doivent être un signe des résultats, cela doit être une partie importante du succès actuel de TSMC aux nœuds de pointe.

La société a également noté qu’elle améliorait continuellement la durée de vie des masques EUV – c’est-à-dire la durée d’utilisation d’un masque avant de devoir être remplacé ou réparé, soulignant qu’elle prévoyait qu’il rattraperait à peu près la durée de vie des masques DUV en 2021. En d’autres termes, cela signifie que jusqu’à présent, les masques EUV avaient une durée de vie nettement pire, ce qui se traduirait par une baisse du débit de fabrication en raison des temps d’arrêt.

N4: petit rétrécissement optique de N5

Le nœud N4 de TSMC est un chemin de migration plutôt simple à partir de N5, tirant parti des améliorations itératives du processus.

La société déclare que N4 promet une amélioration de la densité de 6% par rapport à N5, obtenue grâce à des rétrécissements optiques de la logique, des améliorations de la bibliothèque de cellules std et des règles de conception poussant à une utilisation plus étroite de la zone. Il est indiqué que nous assisterons à une moindre complexité du processus de fabrication grâce à la réduction des masques, sans toutefois détailler les changements exacts.

N4 représentant des changements itératifs plus petits a l’avantage que les rendements reprennent essentiellement là où N5 suit actuellement. Ce fait, associé à la complexité du processus simplifié, indiquerait en grande partie que le N4 pourrait bien représenter un changement similaire par rapport à N5 que N6 subit actuellement sur N7, de nombreux clients passant par le nouveau nœud amélioré.

Nous couvrirons plus en détail le Symposium technologique 2021 de TSMC dans les prochains jours à mesure que nous rédigerons les choses, y compris plus de détails sur N3 et les futurs nœuds tels que N2 et au-delà – alors restez à l’écoute.

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