La Legge di Moore è morta? Non ditelo a TSMC!

Questo titolo non è nostro, ma di Paul McLellan, giornalista che opera nell'ambiente delle fonderie e dei semiconduttori, e che ha scritto un interessante articolo sul blog di Cadence, relativamente allo stato di salute di TSMC.

È notizia recente che TSMC abbia alzato nuovamente il proprio Capex previsto per il 2016, portandolo da 8 mld di dollari circa a 10 mld di dollari, grazie soprattutto ad alcuni investimenti cinesi nella società. McLellan, nel post citato poco sopra, cerca di spiegare chiaramente come TSMC, grazie ai notevoli ordinativi che sta ricevendo, alla massiccia somma di denaro che sta investendo nella R&D e, in ultimo, alle ottime rese produttive dei nodi più recenti (20nm e 16nm), possa verosimilmente sopravanzare Intel già il prossimo anno come leader qualitativo (e non solo quantitativo!) nel settore delle fonderie.

In particolare, McLellan ci descrive i tre principali punti di forza di TSMC:

• l'eccezionale velocità di messa in produzione dei nuovi nodi: “They are the only company that can ramp from a standing start to full volume by adding 20K wafers per month for three consecutive months. So from 0 to 60K wafers per month in a single quarter (basically manufacturing 90K wafers in the first quarter and then 180K wafers each quarter after that)”;
• le ottime rese produttive anche con i nodi più recenti: “TSMC feels they have perfected ramping new processes to high-volume manufacturing. 40nm was a very gradual ramp over many months, and 28nm was gradual (although faster than 40nm). 20nm was an unprecedentedly steep ramp. However, 16nm was even faster, just three months to full capacity. In 2016, the plans are to continue the N16 ramp to 300,000 wafers per quarter. The defect measure D0 is now a record low <0.06. Was 0.1 when production started. The ramp for N10 is planned to be slightly steeper still”;
• la stretta alleanza con ARM per immettere sul mercato un nodo a 7nm FinFET ad alte prestazioni già nel 2017: “On the morning of the TSMC symposium, ARM and TSMC announced a multi-year agreement to work on getting ARM processors for the server market in 7nm. That hardly counts as a surprise, of course, but I think the highest performance ARM processors (presumably what they have in development now) in 7nm in mid-2017 could have very impressive performance”.

Sicuramente molti di voi storceranno il naso riguardo queste affermazioni, citando in particolare l'estrema validità del nodo 14nm FinFET di Intel, se comparato ai 16nm FinFET di TSMC. Vi sono però un paio di precisazioni da fare. La prima, è che le varie fonderie mostrano il miglior prodotto realizzabile con quello specifico nodo, portando all'estremo le specifiche tecniche. Cosa significa questo? Che Intel ha sì la leadership tecnologica teorica con i nodi della generazione 14nm/16nm FinFET, ma va considerato che quando si disegnano i chip che andranno i produzione, le dimensioni dei gate e pitch aumentano (ed aumentano ancor di più se si tratta di chip ad alte prestazioni). Un esempio è dato dall'ottima densità garantita dai 20nm planari di TSMC.Qui in basso, inoltre, v'è un confronto tra il nodo ad alte prestazioni di TSMC, il 16FF+, e quello HP di Intel.

La seconda precisazione riguarda le rese produttive. Che senso ha il possedere il miglior nodo, se poi le rese produttive sono scarse, e quindi si butta nel cestino – nel vero senso della parola! – un maggior numero di chip non funzionanti? Oppure, se si devono downclockare un maggior numero di chip, vendendoli così a prezzo ridotto? Un caso eclatante, a riguardo, è quello relativo al confronto tra i SoC A9 prodotti da Samsung e TSMC. Sebbene i 14nm di Samsung sulla carta sono migliori, nella realtà dei fatti i 16nm di TSMC si sono rivelati più economici da produrre, meno esosi dal punto di vista energetico e capaci di prestazioni migliori. Non è un caso, quindi, che il prossimo SoC di Apple sarà prodotto solamente da TSMC.

Alla luce di tutto ciò, McLellan ci lascia con un bel quesito: davvero TSMC potrà sopravanzare Intel da qui ad un anno?