Sommaren 2022 gick Samsung ut med att de inlett produktion på 3 nanometer tillsammans med helt nya GAAFET-transistorer, något som i slutskedet av året följdes upp av TSMC med sitt dito – dock fortsatt med FinFET-transistorer. Att ligga i teknisk framkant kostar allt mer och med 3 nanometer infaller en ny verklighet, där priset per transistor i vissa fall kan gå upp jämfört med 5 nanometer.
Observationen att Moores lag i traditionell mening är förbi får ringar på vattnet när mer moderna tekniker med bättre prestanda per transistor ska omfamnas. Den taiwanesiska branschtidningen Digitimes rapporterar nu att Qualcomm och Mediatek, världsledarna inom systemprocessorer (SoC) för telefoner, av just kostnadsskäl överväger att helt hoppa över 3 nanometer under 2023.
Om uppgifterna stämmer är det uppseendeväckande att det handlar om ett övervägande och inte ett definitivt beslut. Ledtiderna för utveckling av kretsar på spjutspetstekniker räknas i år, vilket skulle innebära att Qualcomm och Mediatek skrinlägger chipdesigner som i praktiken är färdiga – och tillhörande utvecklingskostnader som räknas i hundratals miljoner USD.
Mediatek kommer ”nästan säkert” inte släppa någon mobil systemprocessorer på 3 nanometer under året, något som tillskrivs att de spelar andrafiol i toppskiktet och skulle ha svårare att få avkastning på sina investeringar. För Qualcomm som är marknadsledare och inom rimliga gränser kan sätta det pris de vill är situationen mer oklar. Något som talar för att Qualcomm under 2023 omfamnar 3 nanometer är ihärdiga rykten om att de ska använda både TSMC och Samsung som leverantörer, men även att Apple lurar vid horisonten.
Någonting som är säkert är att Apple ska förlägga tillverkning på TSMC:s 3-nanometersteknik, både för A-seriens systemprocessorer till telefoner och M-serien för datorer. Apple är sedan många år tillbaka branschledare och det är därför möjligt att Qualcomm gör analysen att de inte har annat till val än att släppa en högpresterande krets i Snapdragon-serien på 3 nanometer, då de annars skulle hamna ännu längre på efterkälken.
Det här är långtifrån den första rapporten att tillverkare skyndar långsamt med att omfamna den dyra tillverkningstekniken. När Intel släpper Core 14000-serien processorer med kodnamn ”Meteor Lake” ska dessa baseras på en tile-design bestående av fyra kretsar, varav grafikdelen var tänkt att tillverkas på 3 nanometer och göra Intel till TSMC:s andra storkund på processen under 2023. Förutom att Meteor Lake ser ut att ha försenats till 2024 talas det nu om att Intel skruvat ned på ambitionerna för grafikdelen specifikationsmässigt och istället ska nyttja TSMC:s 5-nanometersteknik.
Mycket pekar med andra ord mot att en betydande andel tillverkare som annars är snabba att hoppa på nya tillverkningstekniker skjuter på övergången till 3 nanometer. Det lär dock inte gå någon nöd för TSMC då de fortfarande har sin storkund Apple, som enligt tidigare siffror stått för hela 25 procent av TSMC:s intäkter. Den andelen kan tänkas bli högre när en helt ny och rekorddyr tillverkningsteknik står på tapeten.
En bredare övergång till 3 nanometer är dock att räkna med under 2024, av den enkla anledning att tillverkare inte kan vänta för evigt. Dessutom har AMD, som är TSMC:s näst största kund och faller inom kategorin high-performance computing (HPC), bekräftat att de 2024 lanserar processorer med arkitekturen Zen 5 tillverkad på 3 nanometer.
Oklar prisbild för Samsungs 3 nanometer med GAAFET
Avslutningsvis ett ord om Samsung, som enligt egen utsago trots allt var först ut med att inleda produktion på 3 nanometer. Det rapporteras återkommande om att de har bedrövlig yield, runt 20 procent, till skillnad från TSMC som talar om betydligt bättre 80 procent. Dessa värden beror dock helt på den kretsdesign som används som referenspunkt och ska därför i bästa fall ses som breda penseldrag, då den parameter som räknas är defektdensitet per kvadratcentimeter.
Oavsett vilket är konsensus att det är jobbigt för Samsung, som i sin iver att hinna före TSMC gick ut med en teknik som inte var redo. Vad för kretsar Samsung har i produktion och från vem är inte heller någonting som är känt. Det råder dock inga tvivel om att 3 nanometer finns tillgänglig för den som önskar att utveckla kretsar och förlägga tillverkning på tekniken hos Samsung.
Medan det under merparten av 2022 rapporterades om höga priser för TSMC:s 3 nanometer är prisbilden mer oklar hos lag Samsung. Att så är fallet kan bero på att Samsung mot sina storkunder vid tidigare teknikskiften rapporterats använda en annorlunda prismodell, där betalning görs per fungerande krets. En ny och eventuellt dyr teknik är i dessa fall någonting som inte påverkar en slutkund i lika stor utsträckning som när de betalar per kiselplatta (eng. wafer).
Att Samsung väljer en sådana prismodell har berott på att de vill knipa storkunder som Qualcomm eller Nvidia från TSMC. Om det är så att de väljer att svälja kostnaderna även med 3 nanometer och om den därigenom skulle kunna bli ett mer intressant alternativ för kunder som är avigt inställda till TSMC:s priser återstår att se. Klart står dock att väldigt få nämner Samsung i sammanhanget och att TSMC är namnet på allas läppar när det talas om spjutspetstekniken 3 nanometer.
