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TSMC a publié hier ses résultats financiers pour le dernier trimestre 2016. Le fondeur taiwannais a annoncé pour ce trimestre un revenu brut de près de 7.8 milliards d'euros, en hausse de 28.8% par rapport à la même période sur l'année précédente. Sur la totalité de l'année 2016, TSMC aura augmenté son revenu de 12.4% par rapport à 2015.

Pour 2017, TSMC s'attend à voir ses revenus progresser de "seulement" 5 à 10% (ce qui n'a pas manqué de décevoir les analystes financiers). Lors de la présentation des résultats, quelques informations supplémentaires ont été données.

Morris Chang, Chairman de TSMC s'est lancé dans quelques prédictions pour le marché 2017, s'attendant à voir le marché des smartphones grimper de 6% en unités, et celui du PC se contracter de 5% en unités également (il envisage également un déclin de 7% sur les tablettes tout en voyant le marché Internet of Things progresser de 34%).

Sur le 16/14nm, Morris Chang estime que la part de marché de TSMC est entre 65 et 70%, en dessous de ses attentes (TSMC dispose encore de 80% du marché sur le 28nm par exemple). Toujours poétique, le Chairman voit dans le 10 et le 7nm un "ciel bleu" par rapport à la compétition.

Quelques détails plus techniques ont été donnés, notamment par rapport à un "12nm" qui avait été évoqué ici ou là dans la presse. En pratique, TSMC travaille sur une nouvelle version de son process 16nm (une quatrième après les 16FF, 16FF+ et 16FFC) qui incorpore des améliorations importantes de densité. L'appellation commerciale exacte n'a pas été donnée, et on ne sait pas exactement quand elle sera disponible. On s'attendra dans quelques semaines à une annonce officielle, même si TSMC à confirmé aujourd'hui l'existence de ce "12nm".

Pour le 10nm, si le début de production est bien en cours, le gros du volume se situera sur la seconde partie de l'année (coïncidant avec le lancement des prochains iPhones dont le SoC utilisera le 10nm TSMC).

Sur le 7nm, plus de 20 sociétés travailleraient déjà sur des designs pour l'année prochaine, un chiffre qui devrait doubler dans l'année. Sur la question du 7nm en lui même, nous nous étions interrogés sur la manière dont le constructeur augmenterait la densité. Pour rappel, TSMC s'engage à lancer la production du 7nm dès la fin de l'année, il s'agira du node qu'utiliseront la majorité de ses clients, le 10nm devrait avoir une durée de vie courte et être réservé à quelques gros clients.

Le 10nm rappelle d'une certaine manière le 20nm de TSMC, lui aussi utilisé par des gros clients uniquement avant un passage rapide au 16nm. Cependant, avec une augmentation de la densité de 1.63x entre le 10 et le 7nm, la recette utilisée est plus complexe que pour le passage 20/16nm (qui ne proposait qu'une augmentation de densité de 1.15x). Nos confrères de SemiWiki, très au fait des détails, ont confirmé  il y a quelques jours que des changements sur les tailles minimales des cellules sont en grande partie à l'origine des gains de densité et que pour réduire les coûts, TSMC évitera au maximum de généraliser le quadruple patterning (SAQP). Le 10 et le 7nm auront donc bel et bien des similarités techniques.

Pour essayer d'y voir un peu plus clair, et étant donné que plus aucun constructeur ne suit de règles équivalentes pour parler de densité, SemiWiki a publié ce graphique intéressant qui montre une "estimation" de la densité comparée de tous les fondeurs :

D'après SemiWiki, le 10nm d'Intel et le 7nm de TSMC auraient, après ajustement, une densité comparable. Il s'agit bien entendu d'estimations qui valent ce qu'elles valent, vous pouvez retrouver l'explication de la formule utilisée ici , mais elles donnent un bon ordre d'idée de ce à quoi il faut s'attendre (un seul bémol à cette analyse : les prévisions concernant GlobalFoundries nous semblent excessivement optimistes, en grande partie à cause des annonces de GlobalFoundries qui nous paraissent déconnectées de leur capacité d'exécution ces dernières années).

En pratique le 10nm de TSMC disposera tout de même d'une meilleure densité que l'actuel 14nm d'Intel, TSMC pourra donc se targuer d'avoir dépassé Intel côté process lorsque les premiers produits 10nm seront disponibles plus tard dans l'année. Et si Intel reprendra l'avantage avec "son" 10nm, TSMC sera effectivement - et pour la première fois - à parité dès la fin de l'année en lançant la production de son 7nm. Une situation qui durera un moment, et pour la première fois les constructeurs "fabless" pourront disposer d'un process équivalent en densité à celui d'Intel.

On notera enfin, concernant le 7nm, que TSMC a confirmé qu'ils inséreront l'EUV au bout d'un an de production à 7nm (soit fin 2018) pour créer une nouvelle version du 7nm (à l'image des multiples 16nm). Des propos plutôt optimistes concernant la lithographie EUV qui sera, Mark Liu le rappelle, indispensable à 5nm. Et un timing qui coïncide exactement avec le lancement de la production du 7nm de Samsung qui utilisera elle, dès le début, l'EUV !

ASML a annoncé hier qu'il comptait s'offrir un quart de Carl Zeiss SMT  (24.9%) pour un montant de près de un milliard d'euros. Zeiss SMT est la filiale "Semiconductor Manufacturing Technology" du groupe allemand Zeiss spécialisé dans l'optique.

ASML indique dans son communiqué  qu'il s'agit de renforcer la collaboration entre les deux sociétés, Zeiss SMT fournissant les systèmes optiques utilisés notamment dans les machines de lithographie EUV.

ASML investira en prime 220 millions d'euros dans le centre de recherche et développement de Zeiss SMT, et financera 540 millions d'investissements sur les 6 prochaines années.

L'enjeu de l'investissement, selon ASML, concerne les futures générations d'EUV avec la possibilité d'étendre la durée de vie de la technologie. Car si certains fabricants de semiconducteurs comme Samsung disent désormais (enfin !) qu'ils utiliseront l'EUV à 7nm, les très nombreux retards de la technologie font qu'elle court le risque de voir sa fenêtre d'utilisation réduite, au risque d'être remplacée par d'autres technologies.

Des systèmes optiques plus complexes avec une ouverture numérique de 0.5 (contre 0.33 pour les premières générations d'EUV) est ce que vise ASML dans cet investissement, qui ne devrait porter ses fruits que d'ici 2024. Il permettrait cependant d'étendre la durée de vie de l'EUV sous les 5nm et pour "plusieurs générations". On sait - en parallèle - qu'autour de 5nm, on atteindra les limites du silicium et l'utilisation d'autres matériaux deviendra nécessaire.

L'intérêt de la lithographie EUV est pour rappel de remplacer la source lumineuse utilisée actuellement par les scanners (elle est générée par des lasers à exciplexe Argon/Fluor avec une longueur d'onde de 193nm) par une source dont la longueur d'onde n'est que de 13.5nm, améliorant fortement les possibilités et réduisant le nombre d'étapes nécessaires pour arriver a fabriquer les puces en évitant la généralisation du multi-patterning.

ASML aurait réitéré à nos confrères d'EEtimes  que quatre fabricants de puces, et deux fabricants de mémoires, se sont engagés à faire entrer l'EUV en production en 2018, quelque chose que la firme avait également indiqué dans une présentation aux investisseurs (qui évoquait 2018/2019). Une affirmation qui nous parait bien optimiste !

Aujourd'hui, seuls Samsung et GlobalFoundries se sont engagés publiquement à 7nm, pour des dates qui coïncident. En ce qui concerne TSMC, il faudra attendre le 5nm pour le voir arriver de manière extensive, sa production risque est prévue pour 2019 uniquement. Intel avait annoncé de son côté qu'il n'utiliserait pas l'EUV à 10nm, et qu'au mieux l'EUV était "une option" pour le 7nm. Le 7nm d'Intel utilisera une solution de lithographie a immersion classique. Et côté dates, 2019 semble extrêmement optimiste considérant l'exécution d'Intel ces dernières années (retards massifs sur le 14nm, introduction de Kaby Lake pour retarder le 10nm, lancement du 10nm repoussé à fin 2017 et uniquement sur des références mobiles, sans parler de l'introduction dans la roadmap de Coffee Lake en 2018... et en 14nm !).

En ce qui concerne les fabricants mémoire, Samsung avait évoqué la possibilité sans pour autant s'engager fermement. SK Hynix évoquait l'utilisation de l'EUV vers 2019.

Les machines qui seront utilisées en production, les NXE:3400B, atteindraient d'après ASML un débit de 125 wafers/heure, un progrès notable par rapport à mars 2015 ou ASML se félicitait de 42 wafers/heure (entre 50 et 100 wafers/heure étaient considérés comme le minimum pour éventuellement utiliser la technologie d'après Mark Bohr d'Intel). Pour arriver à ce chiffre, ASML devra augmenter fortement la puissance de la source lumineuse. Le constructeur aurait livré des sources 125W à ses clients cette année qui ont permis d'atteindre 85 wafers/heure.

La question de la disponibilité des machines semble également être meilleure, de seulement 55% à l'époque, ASML atteint aujourd'hui entre 70 et 80%, avec l'objectif d'être a 90% en 2018.

L'enthousiasme d'ASML - le seul à se lancer dans l'EUV - est forcément élevé pour sa technologie mais il faut une fois de plus rappeler que les scanners ne sont qu'une partie de la chaîne de fabrication. Les progrès réalisés, bien qu'importants, ne veulent pas dire que l'EUV est "prêt", loin de là.

La question des masques (la plaque transparente qui contient l'image de la puce à graver) et de l'inspection de leurs éventuels défauts n'a pas encore été résolue. Et si là aussi ASML tente d'apporter sa propre réponse, en pratique le problème reste complexe a solutionner avec des conséquences massives sur la viabilité de la technologie en production (plus de détails dans cet excellent article ).

Samsung vient d'indiquer par un communiqué de presse qu'il proposera une quatrième version de son process 14nm. Baptisée 14PLU, elle fait suite au 14LPE (Low Power Early, la première version dispo lorsque les yields étaient faibles), 14LPP (Low Power Plus, version un peu plus optimisée lorsque les yields étaient stabilisés), 14LPC (possiblement Low Power Compact, la version réduit les couts et fait écho au 16FFC de TSMC, tout en ajoutant la possibilité de pouvoir fabriquer des radios, indispensable pour la fabrication de modems par exemple).

Comme souvent, ces "variantes" de process sont des itérations autour d'une même technologie. Elles sont l'occasion d'annoncer des gains obtenus par l'optimisation de l'exploitation des process. Dans le cas de la version U, Samsung annonce des performances "plus élevées" à consommation égale, avec des règles de design identiques à son process 14LPC. Pour Samsung, le 14LPU est adapté aux utilisations "hautes performances" qui requièrent "beaucoup de calculs".

Un appel du pied à peine voilé aux fabricants de GPU et de SoC haut de gamme. Si Samsung a réussi a obtenir la fabrication de quelques GPU Nvidia (notamment les GP107 des GTX 1050), il s'agit de puces plus petites avec des niveaux de performances moindres par rapport au haut de gamme, qui reste toujours fabriqué chez TSMC. De la même manière, si AMD a fabriqué Polaris chez GlobalFoundries (sur un process techniquement identique à celui utilisé par Samsung, GlobalFoundries utilisant le process de Samsung sous licence), il ne s'agit pas non plus du haut de gamme (les raisons d'AMD étant beaucoup plus complexes).

La compétition avec TSMC est excessivement rude pour Samsung, qui tente avec cette quatrième version de s'attirer de nouveaux marchés. Le dernier "gros coup" du fondeur avait été la co-fabrication des SoC A9 d'Apple, un marché obtenu grâce au retard annoncé de TSMC. Un retard comblé en dernière minute par le fondeur Taiwanais. Les comparaisons directes sont toujours à double tranchant, et si Samsung avait bel et bien un avantage de densité sur son concurrent, sur le plan des performances TSMC restait, malgré la précipitation, en tête.

Cette version 14LPU tentera de combler ce déficit d'image même si selon toutes vraisemblances, TSMC gardera une main mise sur le haut de gamme sur ce node.

En parallèle, Samsung annonce également un 10LPU, qui sera cette fois la troisième version du 10nm de Samsung. Contrairement au 14LPU, le 10LPU augmentera la densité par rapport aux 10LPE/LPP, et Samsung le présente comme le 10nm proposant le cout le plus faible "de l'industrie". Le nom de 10LPC aurait probablement été plus adapté pour décrire ce process mais peu importe !

Dans les deux cas, il s'agit d'annonces puisque les kits de développement (PDK) pour le 14LPU et le 10LPU ne seront disponibles qu'au second trimestre 2017 ! On ne s'attendra donc pas a voir des produits les exploiter rapidement, le 10LPP entrera en production en volume pour rappel mi-2017.

On notera enfin que Samsung confirme une fois de plus sa volonté d'utiliser la lithographie EUV à 7nm, pour au moins une partie des couches de la puce. On rappellera que le 7nm de Samsung devrait arriver plus tard que le celui de son concurrent, la société ayant sous entendu à plusieurs reprises ces dernières semaines que le 10nm aurait une durée de vie plus longue qu'annoncée par certains.

TSMC tente en effet de lancer la production 7nm volume avec un an de décalage par rapport au 10nm (soit respectivement Q4 2016 pour le 10nm, et Q4 2017 pour le 7nm). Un rythme infernal qui ne sera suivi par personne d'autre (et largement financé, faut-il le rappeler, par Apple), mais sur lequel TSMC semble extrêmement confiant.

GlobalFoundries a publié un communiqué de presse  annonçant officiellement son prochain process FinFet, qui sera en 7nm. On rapellera que le process 14 FinFET actuel de GlobalFoundries, le 14LPP, a été développé par Samsung suite aux problèmes de développement du 14XM (la version interne du 14nm de GlobalFoundries, abandonnée).

Comme nous vous l'avions indiqué, GlobalFoundries ne proposera pas de 10nm, son prochain process sera donc un 7nm, baptisé tout simplement 7nm FinFET. Comme souvent, le communiqué du fondeur est particulièrement flou, indiquant à la fois que ce 7nm FinFET profitera des "années d'expérience d'IBM", tout en se "construisant sur le succès du 14LPP".

Le fondeur donne deux chiffres, tout d'abord une densité double par rapport "aux process 16/14", et un gain de performances de 30%. On notera avec circonspection que chez TSMC par exemple, le 10nm est annoncé comme 2.1x plus dense que son 16nm, et que son 7nm sera 1.63x plus dense que son 10nm. Autant dire que le 2x annoncé par GlobalFoundries ne semble pas vraiment au niveau d'un "7nm".

Techniquement le fondeur confirme qu'il s'agira d'un process FinFET optique, avec éventuellement la possibilité d'utiliser de l'EUV si disponible sur quelques couches.

Côté délais, GlobalFoundries annonce une production "risque" début 2018. A titre de comparaison, le 7nm de TSMC est annoncé en production risque début 2017, avec une production volume démarrant en Q1 2018.

Sur le papier donc, ce communiqué de presse de GlobalFoundries est tout simplement inquiétant, dévoilant un 7nm dont les caractéristiques techniques semblent assez lointaines de ce que proposera un TSMC ou un Samsung. Et qui sera disponible qui plus est avec un retard d'au moins 6 mois, et possiblement plus, par rapport au planning - certes incroyablement agressif - de TSMC.

Si la CEO d'AMD, Lisa Su, se satisfait dans le communiqué des développements "à long terme" de GlobalFoundries, cette annonce assez peu flatteuse du fondeur explique probablement pourquoi il a accepté de lâcher du lest auprès d'AMD. Nous vous en parlions en détail en début de mois, AMD et GlobalFoundries ont renégocié leur Wafer Supply Agreement avec pour résultat la levée de multiples clauses d'exclusivités qui liaient les deux sociétés.

AMD vient d'annoncer par un communiqué avoir négocié un sixième amendement de son contrat cadre les liant à GlobalFoundries. Pour rappel, AMD avait transféré fin 2008 son activité fabrication (ses usines) dans une nouvelle entité (FoundryCo) détenue à l'époque en partie par AMD (44%) et par ATIC, un fond souverain d'Abu Dhabi. Une société que l'on connaît désormais commercialement sous le nom de GlobalFoundries, et qui est, depuis 2012, complètement indépendante d'AMD.

En 2009, AMD et FoundryCo (que l'on appellera GloFo par la suite pour simplifier, même si tous les accords sont encore aujourd'hui signés au nom de FoundryCo) avaient signé un accord cadre, appelé Wafer Supply Agreement. Cet accord obligeait AMD a acheter un certain volume de wafers (les galettes de silicium qui servent à la fabrication des puces) chez GlobalFoundries, avec des exclusivités pour tout ce qui concernait les CPU (MPU dans les documents), ainsi qu'un "plan" pour la fabrication exclusive à terme de GPU.

L'accord n'est pas totalement public, les très curieux pourront en retrouver une version sur le site de la SEC américaine . De nombreux détails confidentiels n'apparaissent pas. Le contrat court au minimum jusque mars 2019 et au maximum jusqu'en 2024.

Si l'accord est souvent décrit comme un poids pour AMD, on notera que le contrat dispose d'un grand nombre de clauses contraignantes pour son partenaire, concernant par exemple les yields, et le développement de nouveaux process. Et si les exclusivités indiquées plus haut sont dans le document, des mécanismes de "second source", autorisant AMD a aller fabriquer un certain volume de puces chez un concurrent de GloFo dans certaines conditions, particulièrement en cas de défaillance sur certains points techniques.

Reste qu'au fil des années, AMD et GloFo ont amendé ces accords, d'abord en 2011  en changeant les modalités de paiement sur le 32nm (paiement par puce fonctionnelle au lieu d'un prix fixe par wafer, pour tenter de compenser les mauvais yields de l'époque). En 2012, le second amendement  au contrat repassait à un prix par wafer, mais levait certaines exclusivités sur la fabrication d'APU (pour un coût élevé de 703 millions de dollars).

L'amendement signé fin 2012  était beaucoup plus tendu, insistant sur les obligations d'AMD à utiliser GlobalFoundries, et forçant AMD a payer des pénalités (de 320 millions de dollars) pour ne pas avoir utilisé tout le volume négocié lors du précédent amendement. L'accord de volume est en effet de type take-or-pay, un volume de wafers est défini au début d'une période et si AMD ne fait pas produire ce volume, il doit payer des pénalités équivalent au prix des wafers qu'il aurait du commander.

Le quatrième amendement  signé en mars 2014 prévoyait encore une fois de pousser la transition des APU consoles et des GPU vers GloFo. Le dernier amendement en date  avait été signé en avril 2015 et montrait une fois de plus la tension entre les deux sociétés, la question de la fabrication des APU des consoles par TSMC semble au coeur du malaise, le document accuse aussi AMD d'avoir "renommé" certains produits par rapport à l'accord précédents pour se défaire de ses obligations (la partie rédigée de l'accord indiquerait, pour chaque produit, si l'exclusivité de GlobalFoundries s'applique ou non).

GlobalFoundries est bien entendu loin d'être innocent dans ces problèmes même si cela ne se lit pas dans les amendements ou AMD est quasi systématiquement pointé du doigt. On se souviendra de l'incapacité de GloFo a mettre au point ses process 20nm et 14nm, optant au final pour prendre sous licence le process 14nm de Samsung fin 2014.

Polaris P10, GPU fabriqué par GlobalFoundries

Les tensions semblaient cependant s'amenuiser ces derniers mois, AMD validant fin 2015 le process 14nm de son partenaire. On aura même vu arriver - enfin - des GPU fabriqués chez GloFo avec les Polaris/RX 480, ce qui laissait penser qu'AMD aurait un peu moins de mal a tenir les volumes d'achats imposés par le contrat cadre.

C'est dans ce contexte qu'AMD et GlobalFoundries viennent donc d'annoncer le sixième amendement au Wafer Supply Agreement. Plutôt que de renégocier tous les ans l'accord, cet amendement porte pour une période de cinq années, allant de janvier 2016 jusqu'au 31 décembre 2020 (soit au delà de la date théorique minimale de fin du contrat).

 

 

Le texte complet n'est pas encore disponible sur le site de la SEC, on se contentera donc de la présentation d'AMD à ses investisseurs que vous pouvez retrouver ci-dessus.

Le premier point à noter est que le modèle take-or-pay est enfin mis de côté. Il est remplacé par des "objectifs" d'achats annuels qui ont, qui plus est, été revus à la baisse. Ces objectifs étaient de 1.2 milliards de dollars en 2014 et 1 milliard en 2015, des chiffres complexes a atteindre pour le constructeur qui aura enchaîné les pénalités ces dernières années.

Pour 2016, l'accord prévoit seulement 650 millions de dollars, un chiffre beaucoup plus raisonnable, et les objectifs augmenteront annuellement, dans une proportion pour l'instant non indiquée. Les pénalités ne porteront que sur une portion de l'objectif non tenu (et non la totalité, comme dans un accord take-or-pay).

En ce qui concerne le coût des wafers, ils seront fixes pour 2016 et un système est mis en place pour les recalculer chaque année. GlobalFoundries et AMD collaboreront pour le développement du 7nm même si en pratique aucun détail n'est donné.

AMD s'offre également plus de flexibilité, les exclusivités dont nous parlions dans les amendements précédents semblent (au moins en partie) levées et AMD pourra choisir librement de fabriquer des puces, par exemple, chez TSMC.

GlobalFoundries ne fait bien évidemment pas ces concessions gratuitement. AMD va effectuer un paiement de 100 millions de dollars à son partenaire (sur quatre trimestre à compter du dernier trimestre 2016) et va également donner un mandat d'achat de 75 millions d'actions à une filiale de Mudabala (le nouveau nom d'ATIC, maison mère de GlobalFoundries). Le coût de l'opération est de 235 millions de dollars et empeche Mudabala de prendre une participation dans le capital d'AMD de plus de 20%.

Dernière concession faite par AMD, et non des moindres, la société devra effectuer un paiement à GlobalFounrdies chaque trimestre, sur ses volumes de productions effectués chez ses concurrents (comme TSMC ou Samsung). Le montant à payer n'est pas précisé.

En résumé...

Sans les détails exacts, il est très difficile de porter un jugement définitif sur l'accord, mais un certain nombre de points semblent aller dans le bon sens pour AMD.

Si la société avait jusqu'ici continué à utiliser TSMC pour la fabrication de GPU et de certains APU, cela était surtout lié à l'incapacité de GlobalFoundries de tenir ses engagements techniques. Sur le 14nm, les choses ont changées, ce qui nous a valu l'arrivée des Polaris, fabriqués chez GlobalFoundries. L'existence des clauses d'exclusivités risquaient d'empêcher AMD de facto à utiliser TSMC pour la fabrication de GPU.

Ce nouvel accord permet donc a AMD de choisir un peu plus librement entre GlobalFoundries et TSMC pour certains produits, ce qui ne peut qu'être une bonne chose. Devoir effectuer un paiement chaque trimestre sur la fabrication de puces chez TSMC jouera sur les marges d'AMD, mais cela reste un moindre mal à nos yeux, au moins pour le court terme. Cumulé aux pénalités réduites et aux objectifs d'achats revus à la baisse, on pourrait penser à priori que sur un pur plan financier, l'accord semble avantager un peu plus AMD que les accords précédents, quasi à sens unique.

Il ne faut pas oublier que si les choses se sont apparemment arrangées techniquement pour le 14nm chez GlobalFoundries, c'est avant tout grâce à la licence prise chez Samsung. Et pour le 7nm (GlobalFoundries saute pour rappel le 10nm), il s'agira à nouveau d'un développement interne. En cas de retards de GlobalFoundries sur le 7nm (ce qui, une fois de plus, est loin d'être impossible), AMD devrait pouvoir déporter plus facilement sa production chez TSMC (ou éventuellement Samsung) plutôt que de se retrouver lié par les clauses d'exclusivité.