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Après Intel, c'est ASML qui dévoile à son tour ses résultats sur le troisième trimestre. L'occasion pour les dirigeants de la société de revenir sur la question de la lithographie EUV, technologie importante pour la fabrication des semi-conducteurs dans les prochaines années, et sur laquelle ASML a massivement misé.

En début d'année l'optimisme était de mise, évoquant un déploiement de l'EUV en cours de vie du node 10nm, et un déploiement complet à 7nm. ASML s'était même félicité d'avoir vendu 15 machines à Intel. Cependant en juillet TSMC avait refroidit les espoirs, indiquant que l'EUV était exclu à 10nm, et n'arriverait peut être qu'en cours de process 7nm.

Nous notions hier qu'Intel avait repoussé la livraison de certaines machines-outils de deux trimestres et il était facile de lire entre les lignes que l'EUV était en cause. Dans leur présentation aux analystes, ASML a indiqué qu'effectivement la livraison de plusieurs machines avait été repoussée, et que seulement 4 machines EUV seraient livrées en 2016 contre sept annoncées. Le choix de repousser l'insertion a 7 et 5nm fait que les commandes ont été repoussées, modifiées vers de nouvelles machines. Derrière la raison des reports, ASML évoque « l'incertitude de ses clients » sur le timing de leurs nodes à venir, ainsi que sur « leurs priorités à court terme ». On y verrait presque un petit tacle envers Intel dont la priorité principale est effectivement les yields en 14nm qui ont été confirmés comme en dessous des attentes hier par le constructeur.

ASML indique que cinq clients sont concernés par les livraisons de machines EUV dans les années à venir pour un total de 11 machines sur les générations 10 et 7nm. Un chiffre plus bas que le nombre de machines supposément vendues à Intel, il s'agissait cependant d'un contrat à long terme basé sur un certain nombre de critères de performances. Une partie de la commande d'Intel sera donc vraisemblablement repoussée sur le 5nm. Au milieu des questions/réponses, le CEO Peter Wennink a confirmé qu'ASML avait misé sur le fait que le 10nm serait un node EUV, ce qui ne sera pas le cas et décale de 6 à 12 mois les demandes de ses clients. Etant donné que l'écart entre deux nodes est plus proche de 24 mois en moyenne, on doutera un peu de cette assertion. En pratique Peter Wennink à confirmé que le déploiement de l'EUV se ferait à partir de 2018/2019 avec des livraisons pour les machines de production courant 2017.

En ce qui concerne les avancées sur les points bloquants derrière l'introduction de l'EUV, ASML est resté relativement muet. La question principale reste la vitesse d'exposition, qui était de 1000 wafers sur une période de 24h (il faut de nombreuses expositions pour réaliser une puce, dont la fabrication prend plusieurs semaines, la vitesse d'exposition est donc un point critique !), un peu en dessous du seuil minimal acceptable (50 à 100 exposition par heure, les machines « classiques » en font 250/h à titre de comparaison). Si ces chiffres semblent proche, l'autre problème est le taux de disponibilité des machines, nous notions la dernière fois que le générateur de goutes d'étain devait être changé tous les quatre jours et que sur une période de 8 semaines, le taux de disponibilité mesuré n'était que de 55%.

Côté rendement, les choses n'ont visiblement pas évolué puisque le même chiffre de 1000 sur une journée a été de nouveau évoqué. ASML indique cependant que sur des périodes de quatre semaines, plusieurs de ses clients ont atteint une disponibilité de plus de 70%. Si l'on pourrait y voir un progrès, le CEO d'ASML a noté qu'il s'agissait de meilleures situations et que la moyenne totale reste plus basse. Peter Wennink a également évoqué que les dernières générations de laser ont posé problème même si ces problèmes seraient résolus.

Le CEO s'est également félicité du fait que deux clients avaient indiqué la « nécessité » de l'EUV à 7nm, même si l'on notera que toutes les annonces que ce soit chez TSMC ou Intel étaient empruntes de prudence, quelque chose de compréhensible vu que des annonces identiques avaient été faites pour le 10nm ! On notera sur la question du 10nm qu'ASML a confirmé que Samsung, TSMC et Intel seront « proches » avec des livraisons à partir du second trimestre. Il a cependant été confirmé que le passage au 10nm serait « complexe » de par le fait que le multiple patterning était généralisé pour de nombreuses couches critiques et qu'il ne faudrait pas sous-estimer le temps nécessaire avant de voir en production ces puces sur le marché.

La société Chipworks a confirmé via son blog une semi surprise : l'A9, le SoC ARM custom présent dans l'iPhone 6s d'Apple existe en deux variantes, une produite par Samsung et l'autre par TSMC. Selon Chipworks, ils ont trouvé ces deux puces dans « deux modèles identiques », tandis que iFixit a trouvé la version Samsung dans un iPhone 6s  et la version TSMC dans le modèle 6s Plus .

Les deux puces portent une référence différente (APL0898 et APL1022) et mesurent respectivement 96 mm2 et 104.5 mm2 (l'A8 en 20nm mesurait 89mm2 à titre de comparaison). Le nombre de transistor est inconnu, il était de 2 milliards sur l'A8. Le process de Samsung (partagé sous licence avec GlobalFoundries) est un 14nm FinFET tandis que celui de TSMC est un 16nm FinFET même si en pratique les nomenclatures ne veulent plus dire grand-chose. Samsung semble avoir tout de même un avantage de densité, quelque chose que l'on attendait, TSMC avait déjà annoncé dès l'année dernière qu'ils proposeraient une seconde version de leur process 16nm en 2016 (le 16 FinFET Plus) afin d'améliorer la densité et être plus compétitif avec la concurrence.


Au-delà de leurs tailles différentes, les puces semblent se comporter de manière similaire dans les premiers benchmarks que l'on a pu croiser, même s'il est encore tôt pour se faire une idée complète. Techniquement l'A9 est un SoC composé pour sa partie CPU d'un dual core basé sur une architecture ARM 64 bit custom et cadencé à 1.8 GHz accompagné de 3 Mo de cache L2. Un GPU issu de chez PowerVR avec « six cores » s'occupe de la partie graphique, le CPU et le GPU partageraient possiblement 8 Mo de cache L3. Apple annonçait +70% de performance CPU et +90% de performances graphiques par rapport à sa génération précédente gravée en 20nm par TSMC, des chiffres qui se vérifient à peu près dans les premiers benchmarks. Le SoC est de type PoP avec 2 Go de mémoire LPDDR4 au-dessus (et l'on notera pour l'anecdote la présence d'un contrôleur NAND PCIe/NVMe  dans l'iPhone 6s !)

Si l'on s'attendait à voir Samsung et TSMC produire la nouvelle génération de puces d'Apple, beaucoup pensaient que Samsung aurait récupéré la production de l'A9 et TSMC celle de l'A9X (la version iPad du SoC). En juillet dernier, TSMC avait cependant semé le doute indiquant avoir déjà réalisé ses premières livraisons de puces à ses clients.

Le choix d'utiliser deux process distincts pour produire une même puce est original de la part d'Apple qui n'a toutefois pas les mêmes problèmes que tout le monde. Le volume de l'iPhone (13 millions vendus en un weekend, 200 millions attendus sur l'année) permet à la marque de justifier aisément le cout double de développements séparés pour deux process différents (les process sont incompatibles dans leurs règles et les designs doivent être adaptés pour chaque fondeur).

Cela permet également d'améliorer le volume de disponibilité dès le lancement - un problème particulièrement important sur des process de toute dernière génération, il suffit de regarder la disponibilité anémique des Skylake d'Intel pour s'en convaincre - et de minimiser les problèmes de yields que pourraient avoir l'un ou l'autre de ses fournisseurs.

Selon Business Korea , c'est TSMC qui produira la prochaine génération de GPU de Nvidia dénommée Pascal. Nvidia conserverait donc son partenaire historique et son 16nm FinFET alors que des rumeurs indiquaient que Samsung était bien placé pour obtenir le contrat sur son 14nm FinFET. Il faut dire que Samsung semble en avance sur TSMC en termes de planning puisqu'il produit déjà en volume les SoC A9 équipant l'iPhone 6s.

On ne sait pas encore si AMD en fera de même ou s'il optera pour le 14nm Samsung qui est également déployé chez GlobalFoundries. Dans ce dernier cas on aurait droit à une bataille d'architecture combinée à une bataille de fondeurs sur le marché des GPU, ce qui n'est pas arrivé depuis belle lurette !

Nos confrères de The Tech Report  ont noté une mention intéressante dans le Form 10-K de Nvidia. Ce document administratif  est un rapport annuel livré aux autorités de régulation économique américaine qui résume l'activité. Le document est posté sur le site de la SEC .

Dans la description de la fabrication du constructeur on peut noter ceci :

We do not directly manufacture semiconductor wafers used for our products. […]

We utilize industry-leading suppliers, such as Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited and Samsung Electronics Co. Ltd, to produce our semiconductor wafers.

Si l'on ne s'étonnera pas de voir TSMC indiqué comme fournisseur de wafers pour la société, la présence de Samsung est une nouveauté. Nous vous avons relaté à plusieurs reprises les difficultés que rencontrent les sociétés de l'industrie PC (et notamment AMD et Nvidia) à profiter des dernières finesses de gravures de TSMC dont l'écrasante majorité des Wafers sont réservés aux SoC pour smartphones et tablettes (TSMC fabrique pour rappel les A8/A8X d'Apple en 20nm ainsi que les SoC de Qualcomm) qui représentent un volume bien plus important.

Les besoins de l'industrie mobile sont tels que la plupart des constructeurs utilisent de plus en plus une « seconde source » pour fabriquer leurs puces, un choix qui réclame un travail d'adaptation tant les process de fabrications sont différents d'un constructeur à l'autre. En général les sociétés choisissent de répartir leurs produits même si l'on voit parfois migrer certains d'entre eux. AMD avait migré ses Kabini de TSMC a GlobalFoundries par exemple.

Si l'on ne dispose pas de détails sur ce que Nvidia produira chez Samsung, on peut imaginer que le constructeur souhaite y fabriquer en priorité des SoC, possiblement dans le nouveau process 14nm du constructeur. Le process 14nm de Samsung est d'autant plus intéressant pour l'industrie qu'il a fait l'objet d'un partenariat avec GlobalFoundries.

La firme taiwanaise TSMC vient d'annoncer par communiqué de presse avoir produit un premier processeur 16nm pleinement fonctionnel pour l'un de ses clients, en l'occurrence HiSilicon Technologies (filiale de Huawei). Il s’agit d'un processeur réseau qui mixe d'un côté un Cortex-A57 en 16nm et de l'autre des I/O produites en 28nm. L'A57 en question comporterait pas moins de 32 cœurs pour une fréquence pouvant atteindre 2.6 GHz. Il n'est pas indiqué que les premiers processeurs produits peuvent tenir cette fréquence, mais le simple nombre de cœurs montre qu'il s'agit d'un produit tout sauf trivial.

TSMC confirme que son process 16nm FinFET est entré en phase dite de risk production, une phase intermédiaire entre la validation et la mise en production pure et dure qui peut être utilisée par ses clients qui souhaitent tenter de proposer des produits le plus vite possible sur le marché. TSMC indique que ses yields sont « excellents » mais ne confirme pas certaines rumeurs ayant couru dans la presse chinoise par laquelle TSMC aurait avancé la mise en volume du 16nm au premier trimestre 2015. Quelque chose qui contredirait significativement les propos tenus en juillet dernier par Morris Chang qui parlait de fin 2015 pour la production en volume du 16nm. Il faudra attendre la prochaine annonce des résultats de la société (mi-octobre) pour tenter d'en savoir plus sur l'état réel du 16nm.

Notez qu'en ce qui concerne le 20nm, après de multiples rumeurs, Chipworks  a bel et bien confirmé que les SoC A8 d'Apple sont fabriqués, en 20nm, par TSMC. Il s'agit de la seconde puce produite en 20nm par TSMC qui a été détectée par Chipworks qui avait déjà trouvé un modem Qualcomm (MDM9235M ) dans une variante du Galaxy S5 (LTE-A) de Samsung. Deux produits qui confirment le fait qu'Apple et Qualcomm sont les deux clients principaux du process 20nm de TSMC.

On notera que le SoC A8 d'Apple est annoncé pour environ 2 milliards de transistors pour une surface de 89mm2. Il est toujours difficile de comparer des designs différents et des types de puces différentes, mais à titre d'exemple, le GM107 de Nvidia, produit dans une phase d'exploitation avancée du process 28nm (contre 20nm en début de process pour l'A8) incluait 1.9 milliards de transistors dans 148mm2. Concernant la génération précédente de SoC Apple, l'A7, il était construit chez Samsung en 28nm pour une taille de die de 104mm2, mais le nombre de transistors exact n'était pas précisé (« plus d'un milliard » étant la seule information donnée).