produkcja chipów

Znaczącą barierą w rozwoju chińskiej branży półprzewodników są restrykcje, które uniemożliwiają pozyskanie zaawansowanego sprzętu do produkcji chipów. Jest to w sposób szczególny widoczne w przypadku narzędzi EUV, do których Państwo Środka nie ma na razie w ogóle dostępu. Zaradzić tej sytuacji mają między innymi inwestycje firmy Huawei. Podmiot buduje centrum badawczo-rozwojowe, które będzie pracowało nad chińskimi alternatywami dla EUV.

TSMC od kilkunastu lat jest największym producentem chipów na świecie, jednak to nie oznacza, że tajwańskie przedsiębiorstwo osiada na laurach. Przez cały czas prowadzi intensywny rozwój i rozbudowane badania, m.in. nad efektywnością pakowania wysokowydajnych akceleratorów sztucznej inteligencji. W tym celu firma opracowuje prostokątne substraty, które mają zaoferować powierzchnię trzy razy większą niż tradycyjne okrągłe wafle.

Coraz więcej fabryk powiązanych z branżą półprzewodników powstaje poza regionem Dalekiego Wschodu. Jedną z firm, które prowadzą takie inwestycje jest Samsung. Nowy ośrodek produkcyjny powstaje między innymi w USA. Jego start planowany był na 2024 rok, ale zostanie on najprawdopodobniej opóźniony. Koreańska firma rozważa dokonanie znaczących ulepszeń w procesie technologicznym fabryki. Może to być jeden z najbardziej zaawansowanych ośrodków na świecie.

Postęp technologiczny bardzo często wiąże się z koniecznością ponoszenia coraz wyższych kosztów. Składają się na nie niezbędne ulepszenia w zakresie procesów technologicznych, ale także wydatki badawczo-rozwojowe. W tym kontekście nie jest zaskoczeniem, że TSMC planuje podnieść ceny na swoje usługi. Podwyżki najmocniej odczują podmioty, które korzystają z najbardziej zaawansowanych metod pakowania chipów tajwańskiej firmy.

Amerykańskie sankcje ograniczyły znacząco dostęp Chin do najbardziej zaawansowanych technologii w branży półprzewodników. W sposób szczególny dotyczy to sprzętu wykorzystywanego do treningu i obsługi sztucznej inteligencji. Najwyraźniej jednak administracja USA nie jest w pełni zadowolona z rezultatów. Już wkrótce sankcje mogą zostać rozszerzone. Tym razem ograniczeniom mają podlegać tranzystory GAA, pamięć HBM i powiązane z nimi technologie.

Samsung na rynku pamięci operacyjnej HBM nieco odstaje od konkurencji, która obecnie cieszy się pełną masową produkcją chipów HBM3E. Oliwy do ognia dolewają problemy związane z nieprzejściem testów wewnętrznych NVIDIA, co na ten moment wyklucza możliwość dostarczania chipów pamięci dla akceleratorów graficznych B200 i H200. Sytuacja jest dynamiczna, ponieważ dotychczasowy szef działu półprzewodników Samsunga pożegnał się ze stanowiskiem.

Choć Chiny w oficjalnych komunikatach zapewniają, że nie chcą siłą przejmować Tajwanu, to wielu amerykańskich ekspertów ma co do tego poważne wątpliwości. Ten wyspiarski obszar jest największym producentem chipów na świecie, zatem ma strategiczne znaczenie zarówno dla Stanów Zjednoczonych, jak i Chin. TSMC jest przygotowane na potencjalną agresję ze strony Państwa Środka, choć wdrożenie tych planów miałoby katastrofalne skutki dla gospodarki światowej.

Amerykańskie sankcje skłoniły chiński rząd i tamtejsze przedsiębiorstwa do poszukiwania alternatyw dla zachodnich procesorów. Jedną z największych firm z Państwa Środka, które zajmują się wytwarzaniem tego typu sprzętu jest obecnie Loongson. Rozwiązania, które firma proponuje nie mogą się oczywiście równać pod względem wydajności z najnowszymi jednostkami Intela czy AMD, ale plany na przyszłość są ambitne. Poznaliśmy właśnie część z nich.

Apple od dawna współpracuje z TSMC przy produkcji procesorów do swoich urządzeń. Jednostki A17 Pro, które wykorzystywane są w wyżej pozycjonowanych modelach iPhone’a 15, zostały wykonane w procesie technologicznym 3 nm (N3B). Na procesie 2 nm będą z kolei bazować chipy obecne w sprzęcie, który trafi na rynek w 2025 lub 2026 roku. W celu zabezpieczenia dostaw wafli krzemowych do produkcji tych jednostek, na Tajwan udał się dyrektor operacyjny Apple.

Produkcja chipów to ciągle domena krajów Dalekiego Wschodu. Widać jednak trendy, które doprowadzą w przyszłości do dużych zmian na tym rynku. Stany Zjednoczone będą prawdopodobnie największym beneficjentem tych przekształceń. Opublikowano raport, który przedstawia prognozowane zmiany udziałów poszczególnych regionów w produkcji chipów do 2032 roku. Rola Tajwanu w wytwarzaniu najbardziej zaawansowanych jednostek zmniejszy się.

Pakowanie CoWoS jest nieodłącznym elementem produkcji chipów, które wykorzystywane są do obsługi i treningu sztucznej inteligencji. Jest to też obecnie jedno z głównych ograniczeń stojących na drodze do znaczącego zwiększenia podaży akceleratorów AI. Choć pakowanie CoWoS nie jest wyłączną domeną TSMC, to najwięksi producenci układów graficznych sięgają zwykle po rozwiązanie tajwańskiej firmy. Rezerwacje obejmują aktualnie niemal dwa lata w przyszłość.

Cele strategiczne Chin zakładają docelowo jak największe uniezależnienie się tego kraju od zachodnich technologii. Kwestia ta oraz amerykańskie sankcje, skłaniają władze Państwa Środka do szeroko zakrojonych inwestycji w branżę produkcji chipów. Chiny posiadają już własne procesory oraz karty graficzne, choć oczywiście rozwiązania te nie mogą równać się z zachodnimi. Do rozwoju branży mają przyczynić się także specjalne dofinansowania rządowe dla firm.

Ostatnio omawialiśmy przecieki dotyczące procesorów Intel Core Ultra z rodziny Lunar Lake. Teraz jednak otrzymaliśmy oficjalne potwierdzenie od firmy z Santa Clara, kiedy nastąpi rozpoczęcie produkcji kolejnej rodziny jednostek CPU Panther Lake (Core Ultra 300). Co więcej, litografia 18A od Intel Foundry Services przyciąga coraz większą uwagę kolejnych dużych amerykańskich podmiotów, które wymagają produkcji chipów w Stanach Zjednoczonych.

Branża półprzewodników to jeden z najszybciej rozwijających się segmentów rynku nowych technologii. Duże firmy prowadzą nieustanne prace nad dostarczeniem bardziej zaawansowanych procesów technologicznych. Liderem pozostaje jednak od dłuższego czasu TSMC. Tajwańska firma zaprezentowała właśnie nowy proces A16, na którym bazowały będą niektóre chipy produkowane w 2026 roku. Jego dużą zaletą będzie efektywność energetyczna.

Amerykański CHIPS and Science Act to bezprecedensowe rozwiązanie w amerykańskiej branży półprzewodników, które ma docelowo doprowadzić Stany Zjednoczone do światowej czołówki w produkcji chipów. Z odpowiednich dofinansowań korzystają już między innymi TSMC, Intel czy Samsung. Źródła donoszą, że na pokaźną dotację może liczyć także Micron. Firma ma imponujące plany inwestycyjne, które sięgają co najmniej 20 lat w przyszłość.

Duże firmy technologiczne podejmują od pewnego czasu starania, które mają doprowadzić do częściowego uniezależnienia produkcji chipów od regionu Dalekiego Wschodu. Jedną z nich jest TSMC, które buduje nowe fabryki w Stanach Zjednoczonych oraz Niemczech. Kwestia przeniesienia produkcji jest jednak skomplikowana i z całą pewnością odbije się na cenach chipów. Tajwańska firma oczekuje, że jej klienci będą partycypowali w zwiększonych kosztach.

Kilkadziesiąt godzin temu Tajwan nawiedziło jedno z największych trzęsień ziemi we współczesnej historii wyspy. Tamtejsze budownictwo jest jednak dobrze przygotowane na takie okoliczności, choć zniszczeń nie udało się oczywiście zupełnie uniknąć. Jak pewnie wiecie, Tajwan od lat pozostaje największym wytwórcą chipów na świecie, dlatego od razu powstały obawy o długie przerwy w produkcji chipów. Ostatnie wydarzenia nie doprowadzą na szczęście do znaczących opóźnień.

W 2022 roku duże firmy z branży półprzewodników rozpoczęły produkcję w procesie technologicznym 3 nm. Wśród nich jest także tajwańskie przedsiębiorstwo TSMC. Choć trwają już obecnie intensywne przygotowania do produkcji chipów 2 nm, to prognozuje się, że proces aktualnej generacji będzie nieustannie zyskiwał na popularności, generując coraz większe przychody. Duża w tym zasługa największych klientów TSMC, czyli takich firm, jak Apple, Intel czy AMD.

Relacje pomiędzy Stanami Zjednoczonymi a Chinami nieustannie pozostają napięte i wątpliwe jest, żeby stan ten zmienił się w nieodległej przyszłości. Ich poprawie nie będzie sprzyjało też ostatnie zarządzenie ze strony władz Państwa Środka. Wprowadzono bowiem zakaz wykorzystywania procesorów Intela i AMD w rządowych komputerach. Promowane mają za to być chińskie alternatywy, co z pewnością znacząco wzmocni tamtejszych producentów chipów.

Ostatnie trendy w branży półprzewodników są oczywiste. Następuje powolny odwrót od produkcji chipów w regionie Dalekiego Wschodu. Choć duża część elektroniki jeszcze przez długi czas będzie wytwarzana w Chinach, to celem państw zachodnich jest zmiana tej sytuacji. Nie jest to jednak zadanie proste. Przykładem może być polityka produkcyjna Apple, która mocno bazuje na Państwie Środka. Niedawny wywiad z Timem Cookiem pokazuje, że szybko się to nie zmieni.

TSMC jest jedną z najdynamiczniej rozwijających się firm w branży półprzewodników. Producent chipów nie oszczędza na inwestycjach, dzięki czemu otrzymujemy coraz wydajniejsze chipy, opracowane w mniejszych procesach technologicznych. Spółka planuje budowę kolejnych placówek produkcyjnych na swoim rodzimym Tajwanie. Zajmą się one przede wszystkim pakowaniem CoWoS, które jest kluczowe dla chipów wykorzystywanych w sektorze AI.

Problem cen energii pozostaje istotnym problemem w naszej strefie geograficznej. Dotyczy jednak także Dalekiego Wschodu, gdzie wciąż produkuje się najwięcej chipów. Wszelkiego rodzaju produkcja masowa wiąże się z odpowiednio wysokim zużyciem prądu. Tak jest też w tym przypadku. Duże zakłady produkcyjne na Tajwanie przygotowują się na znaczące podwyżki cen energii elektrycznej. Z pewnością nie uda się docelowo uniknąć przerzucenia ich części na konsumentów.

Pomiędzy firmami technologicznymi toczy się wyścig, który ma na celu dostarczenie przed konkurencją jak najbardziej wyrafinowanych chipów. Niektórzy za sprawą zmiany nazwy procesów technologicznych decydują się nieco naginać rzeczywistość, sugerując tym samym, że dany układ jest bardziej zaawansowany i konkurencyjny. Swojego czasu głośno było zmianie nazewnictwa przez Intel. Najnowsze doniesienia sugerują, że na podobny pomysł wpadł teraz Samsung.

Na świecie od pewnego czasu można zaobserwować trend, który zakłada odejście od wytwarzania wyrafinowanego technologicznie sprzętu w Chinach. Dotyczy to zwłaszcza branży półprzewodników i produkcji chipów. Intel oraz TSMC to tylko niektóre z podmiotów dążących do dywersyfikacji branży. Wszystko to odbywa się między innymi dzięki rządowym dofinansowaniom. Stany Zjednoczone mają w planach stać się w przyszłości potęgą w tej branży.

Na świecie trwają przygotowania do produkcji chipów opartych na procesie technologicznym 2 nm. Samsung będzie w niedalekiej przyszłości jednym z ich głównych producentów. Koreańskie przedsiębiorstwo ogłosiło właśnie nawiązanie współpracy z brytyjskim Arm, która ma zaowocować optymalizacją projektu rdzeni Cortex-X i Cortex-A kolejnej generacji. Chipy wykorzystujące te rozwiązania będą bazowały na tranzystorach GAA (Gate-All-Around).

Holandia jest jednym z krajów, które jakiś czas temu nałożyły, obok Stanów Zjednoczonych, sankcje na chiński sektor półprzewodników. Mocno skomplikowało to produkcję chipów w Państwie Środka, ponieważ problematyczne stało się pozyskiwanie wykorzystywanego w branży zaawansowanego sprzętu. Oczywiście Chiny nie zostały całkowicie odcięte od zachodnich technologii, ale wiele wskazuje na to, że sankcje mogą zostać w niedalekiej przyszłości rozszerzone.

Sytuacja wokół Chin i Tajwanu jest nieustannie napięta. Toczy się też pewnego rodzaju wyścig technologiczny, w trakcie którego Państwo Środka stara się nadrobić przepaść, jaka dzieli oba podmioty w kwestii produkcji chipów. Wiele wskazuje na to, że postęp w chińskiej branży półprzewodników dokonuje się także w sposób niezbyt uczciwy. Głos w tej sprawie zajął nieformalny ambasador Tajwanu w Stanach Zjednoczonych i doczekał się reakcji ambasady Chin.

Choć chiński potencjał w zakresie produkcji chipów znacząco ograniczają amerykańskie sankcje, to tamtejsze firmy starają się nadrobić opóźnienie względem technologicznych liderów. Osiągnięcie poziomu zaawansowania produkcji, którym charakteryzuje się choćby tajwański TSMC, nie będzie możliwe w bliskiej przyszłości. Najnowsze doniesienia wskazują jednak, że SMIC może jeszcze w tym roku rozpocząć produkcję chipów w procesie klasy 5 nm.

Amerykański "CHIPS and Science Act" otwiera drogę do szeroko zakrojonych inwestycji rządowych w amerykańską branżę półprzewodników. Z dofinansowania korzystają już takie firmy jak Intel, TSMC, Micron czy Wolfspeed. Okazuje się jednak, że w ramach programu pewne środki mogą trafić także do innych krajów. Wśród nich wymienia się między innymi Wietnam. Głównym celem jest oczywiście uniezależnienie się od produkcji chipów w Chinach.

Nic nie wskazuje na to, żeby boom na sprzęt służący do obsługi sztucznej inteligencji miał się w najbliższym czasie zakończyć. Wiemy, że chętni na zakup akceleratorów NVIDII muszą ustawiać się w kolejki i czekać kilka lub nawet kilkanaście miesięcy na realizację zamówień. Nic zatem dziwnego w tym, że amerykańska firma stara się zwiększyć podaż swoich urządzeń. Źródła donoszą, że nawiązana została w tym celu współpraca z Intel Foundry Services.

W obecnej chwili bazą dla postępu w branży półprzewodników jest zmniejszanie procesu technologicznego. Już wkrótce najbardziej zaawansowane chipy będą wykonane w procesie 2 nm. Ich masowa produkcja powinna rozpocząć się w 2025 roku. TSMC ma jednak zaawansowane plany, które przewidują, że w stosunkowo nieodległej przyszłości powstanie ośrodek produkujący 1-nm chipy. Byłoby to osiągnięcie istotnej granicy w tej branży.

Wiele mówi się ostatnio o problemie zastąpienia niektórych zawodów przez sztuczną inteligencję. Może wydawać się, że era całkowitego wyeliminowania czynnika ludzkiego w przypadku przeważającej części miejsc pracy jest ciągle bardzo odległa. Swoje plany dotyczące dalszego rozwoju automatyzacji ma jednak Samsung. Okazuje się, że już w stosunkowo nieodległej przyszłości to maszyny mogą przejąć niemal wszystkie zadania związane z produkcją chipów.

TSMC w ostatnim czasie stawia mocno na dywersyfikację produkcji chipów. Nowe fabryki powstają w Stanach Zjednoczonych, Europie, a także Japonii. Ta ostatnia lokalizacja jest szczególnie ważna dla tajwańskiej firmy z uwagi na zbliżoną kulturę pracy. Ośrodek produkcyjny w Kraju Kwitnącej Wiśni jest już na ukończeniu. TSMC planuje jego otwarcie jeszcze w pierwszym kwartale 2024 roku. Nie będzie to jednak najbardziej wyrafinowana technologicznie fabryka.

Firma Amkor jest w takcie budowy ośrodka produkcyjnego w Arizonie, który będzie zajmował się pakowaniem i testowaniem chipów. Fabryka powstaje w pobliżu placówki TSMC i docelowo ma stanowić jej uzupełnienie. Apple jest jej pierwszym klientem. Wydaje się, że nawiązanie tej współpracy może być krokiem na drodze do zmniejszenia zależności od spółki należącej do Tajwańczyków. Nie da się wykluczyć także motywacji czysto biznesowych.

Od pewnego czasu wśród państw zachodnich na popularności zyskuje trend zakładający możliwie daleko posunięte uniezależnienie się od dostaw chipów z Dalekiego Wchodu. Proces nie jest łatwy, ponieważ ten segment rynku od dawna bazuje na produkcji w Chinach czy na Tajwanie. Uniezależnienie wymaga olbrzymich nakładów finansowych i determinacji. Potrzebny będzie też czas, o czym doskonale zdaje się wiedzieć prezes NVIDII – Jensen Huang.

Dominująca część przychodów Intela pochodzi ze sprzedaży sprzętu podmiotom biznesowym i zwykłym konsumentom. W przeszłości firma jednak czerpała zyski także ze współpracy z instytucjami rządowymi. Polityka ta może być w przyszłości kontynuowana. Według najnowszych informacji, Intel jest w trakcie negocjacji istotnego kontraktu z amerykańskim wojskiem. W grę wchodzą pokaźne środki, które mogą mieć niebagatelny wpływ na wyniki finansowe "niebieskich".