TSMC augmenterait de 25 % le prix des tranches traitées à l’aide de sa technologie de traitement de pointe N3 (classe 3 nm) par rapport au nœud de production N5 (classe 5 nm). Cela rendra immédiatement plus chers les processeurs complexes tels que les GPU et les SoC pour smartphones, ce qui rendra les appareils tels que les cartes graphiques et les combinés plus coûteux. Pendant ce temps, des coûts prohibitifs rendront les conceptions multi-puces plus attrayantes.
Une plaquette traitée sur la technologie de fabrication de pointe N3 de TSMC coûtera plus de 20 000 $ selon DigiTimes (via @Ingénieur à la retraite). En revanche, une plaquette N5 coûte environ 16 000 dollars, indique le rapport.
Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles la fabrication de puces sur les nœuds de production N5 et N3 est coûteuse. Tout d’abord, les deux technologies utilisent assez largement la lithographie ultraviolette extrême (EUV) jusqu’à 14 couches dans N5 et encore plus avec N3. Chaque outil EUV coûte 150 millions de dollars et plusieurs scanners EUV doivent être installés dans une usine, ce qui signifie des coûts supplémentaires pour TSMC. De plus, la production de puces sur N5 et N3 prend beaucoup de temps, ce qui signifie à nouveau des coûts plus élevés pour TSMC.
Prix présumé des plaquettes de TSMC
TSMC ne révèle généralement pas les prix de ses plaquettes, sauf aux clients réels. Il est également important de noter que les prix contractuels – ce que des commandes plus importantes d’entreprises comme Apple, AMD, Nvidia et même son concurrent Intel sont susceptibles d’utiliser – peuvent être inférieurs aux prix de base. Pourtant, voici ce que dit le rapport sur les prix actuels.
| Prix par Wafer | 20 000 $ | 16 000 $ | 10 000 $ | 6 000 $ | 3 000 $ | 2 600 $ | 2 000 $ |
| Nœud | N3 | N5 | N7 | N10 | N28 | 40nm | 90nm |
| An | 2022 | 2020 | 2018 | 2016 | 2014 | 2008 | 2004 |
Les développeurs de puces qui utilisent les services de TSMC devraient répercuter les coûts des nouvelles puces sur les clients en aval, ce qui rendra les smartphones et les cartes graphiques plus chers. Même maintenant, l’iPhone 14 Pro d’Apple commence à 999 $, tandis que le produit phare GeForce RTX 4090 de Nvidia est au prix de 1 599 $. Une fois que des entreprises comme Apple et Nvidia auront adopté le nœud N3 de TSMC, nous pouvons nous attendre à ce que leurs produits deviennent encore plus chers.
Bien sûr, le coût réel de la puce peut encore être relativement faible par rapport à toutes les autres pièces qui entrent dans un smartphone ou une carte graphique moderne. Prenez l’AD102 de Nvidia, qui mesure 608 mm ^ 2. Les calculateurs de matrices par tranche estiment que Nvidia peut obtenir environ 90 puces à partir d’une tranche N5, soit un coût de base de 178 $ par puce. L’emballage, les coûts des PCB, les composants, le refroidissement, etc. contribuent tous probablement au moins deux fois plus, mais le coût réel réside dans les aspects R&D de la conception de puces modernes.
| Cellule d’en-tête – Colonne 0 | N3E contre N5 | N3 contre N5 |
|---|---|---|
| Amélioration de la vitesse à la même puissance | +18% | +10 % ~ 15 % |
| Réduction de puissance à la même vitesse | -34% | -25% ~ -30% |
| Densité logique | 1,7x | 1,6x |
| Démarrage HVM | T2/T3 2023 | S2 2022 |
Bien qu’il existe des raisons rationnelles pour lesquelles les prix de TSMC augmentent, il convient de noter que la société peut s’en tirer car elle n’a actuellement aucun rival capable de produire des puces en utilisant des technologies de fabrication de pointe avec des rendements décents et en haute tomes. Alors qu’officiellement Samsung Foundry est en avance sur TSMC avec sa technologie de processus 3GAE (classe 3 nm, porte tout autour des transistors), on pense qu’elle n’est utilisée que pour de minuscules puces d’extraction de crypto-monnaie en raison de rendements insuffisants. Pendant ce temps, la technologie de traitement de classe 4 nm de Samsung Foundry n’a pas répondu aux attentes en ce qui concerne les performances.
Quand (et si) Samsung et Intel Foundry Services proposent des technologies de processus qui surpassent celles de TSMC, la plus grande fonderie du monde devra limiter quelque peu ses prix, même si nous ne nous attendons pas à ce que les prix des puces baissent en raison de l’intensification de la concurrence sur le marché de la fonderie en tant que fabs deviennent de plus en plus chers, les coûts de développement des puces augmentent et les technologies de fabrication deviennent plus complexes.
En général, les coûts de fabrication des puces sur les nœuds de pointe ont commencé à augmenter rapidement au milieu des années 2010 lorsque Intel, GlobalFoundries, Samsung, TSMC et UMC ont adopté les transistors FinFET. À l’époque, les coûts augmentaient pour tout le monde malgré une concurrence intense entre les fabricants de semi-conducteurs sous contrat.
Le premier client de TSMC à utiliser N3 devrait être Apple, qui peut se permettre de développer un SoC approprié, de le produire en grand volume et de gagner de l’argent sur son matériel. Apple n’a pas indiqué quel type de processeurs l’entreprise envisage de fabriquer sur N3, mais un suivi des actuels M2 et A16 Bionic semble logique. D’autres développeurs de puces peuvent attendre pour l’instant d’utiliser le N3 de TSMC en raison de ses coûts prohibitifs et utiliser des conceptions basées sur des puces à la place en raison de coûts de développement plus faibles, de risques plus faibles et de coûts de production plus faibles.
Encore une fois, veuillez noter que TSMC ne commente pas ses devis et n’a pas commenté les informations selon lesquelles il facturera environ 20 000 $ par plaquette N3. Ces chiffres proviennent d’initiés de l’industrie et peuvent ou non refléter les prix réels à volume élevé.