TSMC vient de publier ses résultats financiers pour le troisième trimestre. Le fondeur taiwannais enregistre une hausse séquentielle de 17% (+22% par rapport à la même période sur 2015), au dessus de ses prévisions. Des bons chiffres qui s'expliquent selon TSMC par une forte demande sur le marché des smartphones.

Ramenés par process, le 16/20nm représente 31% des revenus de la société (contre 23% le trimestre précédent). Le 28nm voit sa part baisser à 24% des revenus, mais TSMC confirme que ses usines restent "pleinement utilisées".

En ce qui concerne les prochains nodes, TSMC a confirmé les informations publiées un peu plus tôt, à savoir l'avance prise par les process 10 et 7nm.

Le 10nm entre en production ce trimestre et les premiers produits finaux seront livrés au premier trimestre 2017. Ce node ne sera pour rappel utilisé que par les très gros clients de TSMC, à savoir Apple et possiblement Qualcomm. Les autres clients attendront le 7nm. La montée des yields est décrite comme "similaire" à celle du 16nm même si "techniquement plus difficile".

Le 7nm entrera en production "risque" au premier trimestre 2017 et TSMC s'empresse d'indiquer qu'il sera utilisé non seulement pour les smartphones, mais aussi pour des GPU, des puces serveurs, et des "PC et tablettes". TSMC décrit des tapeout aggressifs qui commenceront au début du second trimestre. 15 produits devraient être qualifiés en 2017.

La fondeur a également évoqué le 5nm, qui a quitté le stade de la recherche pure pour entrer dans une phase de développement. Et TSMC confirme qu'ils utiliseront de manière "extensive" la lithographie EUV. Cette dernière aurait fait des progrès sur tous les plans, que ce soit en fiabilité, ou sur les problèmes techniques complexes (masques, photo resist, etc). La production "risque" reste prévue pour la première moitié de 2019 (la production volume suit en général de 3 à 4 trimestres).

Lors de la présentation des résultats aux analystes financiers, le CEO de TSMC, Mark Liu, a réitéré une fois de plus voir "l'informatique haute performance" comme un marché sur lequel TSMC espère voir une progression de ses ventes. Les serveurs et les PC clients sont mis en avant, et on a du mal a ne pas y voir un lien avec les annonces d'AMD sur sa renégociation du contrat WSA qui les lie à GlobalFoundries.

Dans la séance de questions/réponses posées, on notera qu'a la question de savoir si la prise de licence ARM par Intel est un risque, Mark Liu estime surtout que cela renforce le rôle d'ARM, tout en ne négligeant pas le rôle qu'Intel pourrait jouer. Reste que sur ce trimestre, la part de marché de TSMC chez les fondeurs (hors activité propre comme Intel pour ses propres puces donc) était de 55%.

Un des auteurs du blog SemiWiki  a assisté à l'OIP Ecosystem Forum de TSMC et rapporte plusieurs informations intéressantes ayant été données par le fondeur taiwannais concernant ses process à venir.

Pour ce qui est du 10nm, TSMC serait en avance avec une production en volume (HVM) avancée d'un trimestre : au lieu de démarrer en Q1 2017, elle démarrera au dernier trimestre de cette année.

Le développement du 7nm, lié à celui du 10nm (voir notre article précédent) serait lui aussi en avance d'un trimestre. La production "risque" démarrera au premier trimestre 2017, et la production en volume au quatrième trimestre 2017.

La roadmap 10/7nm de TSMC, déjà excessivement agressive par rapport à la concurrence, le devient encore plus. TSMC utilisera pour rappel le même matériel pour la fabrication des deux nodes (avec une densité qui augmente largement, 1.63x annoncé entre 10 et 7nm) ce qui explique la manière dont les deux nodes avancent en simultanée.

On rappellera toutefois que si le 10nm sera disponible rapidement en volume, il ne devrait être utilisé que par les gros clients "mobiles" de TSMC (Apple et possiblement Qualcomm). La majorité des clients de TSMC (fabricants de GPU inclus) devrait passer directement au 7nm qui sera le vrai node "pour tous" (à l'image de ce que l'on a pu voir avec le 20nm et le 16nm).

Ce week end, la société Chipworks a procédé à son traditionnel "teardown" des puces incluses dans l'iPhone 7 , en se concentrant particulièrement sur le SoC A10 d'Apple.

Rappel sur l'A9

Avant de regarder l'A10, revenons un instant sur l'A9 inclus l'année dernière dans l'iPhone 6S. Il avait la particularité d'être sourcé en parallèle chez Samsung et TSMC, quelque chose de quasi unique pour des puces haut de gamme sur des process de dernière génération, ce qui nous avait permis d'effectuer quelques comparaisons.

Les deux A9 de l'iPhone 6S (2015)

La différence la plus visible était la densité des deux process : l'A9 "Samsung" mesurant 96mm2, contre 104.5mm2 pour la version TSMC. A l'époque nous n'avions pas de certitudes sur les variantes exactes des process utilisées. Depuis, Chipworks a confirmé qu'il s'agissait bien du 14LPE chez Samsung. Le cas de TSMC est plus compliqué, Chipworks ne répondant pas (gratuitement) à la question. Les rumeurs laissent penser qu'il ne s'agissait pas d'un simple 16FF, mais d'une version "custom" empruntant en partie au process 16FF+.

Outre la densité, les tests pratiques avaient suggéré une différence de consommation à pleine charge avec un avantage pour la puce de TSMC. De quoi laisser penser que son process avait besoin de tensions inférieures à celui de Samsung pour obtenir les mêmes performances.

Depuis, Chipworks a la aussi répondu partiellement à la question suggérant que le problème se situerait pour le process de Samsung sur le rapport puissance/performances de ses NMOS . On ne sait pas si le problème persiste sur la version 14LPP qui a remplacé le 14LPE.

L'A10 : 16FFC TSMC

Première différence par rapport à l'année dernière, l'A10 semble produit cette année exclusivement par TSMC. Il est plus large que l'A9, mesurant 125mm2 pour 3.3 milliards de transistors annoncés. Côté process il s'agit du 16FFC (ou d'une variante) de TSMC, la troisième version "optimisée" du 16nm de TSMC. Annoncée en janvier dernier, le C signifie "Compact" et ce process vise avant tout les usages basses consommation tout en réduisant de manière significative les coûts de fabrication.

D'après Chipworks, l'utilisation des bibliothèques optimisées permet une bien meilleure utilisation du die, avec une compacité équivalente à celle des process TSMC précédents. Chipworks estime que la même puce aurait demandé 150mm2 en 16FF. Etant donné que 70 tapeouts de clients de TSMC sont attendus sur ce process cette année, les progrès de densité du 16FFC devraient profiter assez largement, on attendra de voir les constructeurs qui annonceront des puces l'utilisant.

 

 

Chipworks note également que l'A10 est beaucoup moins haut que les générations précédentes. Comme beaucoup de SoC, il est de type PoP et embarque la mémoire au dessus du die logique. Cependant plutôt que d'empiler les quatre dies de mémoire (2 Go de LPDDR4 Samsung sur l'A10 de l'iPhone 7), ils sont placés côte à côte.

Qui plus est, comme nous le supposions la puce utilise le nouveau packaging InFo de TSMC (dans sa version InFo-PoP) pour relier les dies entre eux.

big.LITTLE et performances

Côté performances les premiers benchmarks synthétiques évoquent 40% de gains pour le CPU ARM par rapport à l'année dernière, tout en restant en 16nm.

Pour arriver à ce gain, Apple augmente d'abord significativement la fréquence, passant de 1.85 GHz sur l'A9 à 2.35 GHz sur l'A10. Sur ce point, la marque exploite à la fois la marge notée de son process l'année dernière (on peut supposer facilement que l'A9 aurait eu une fréquence plus élevée s'il avait été sourcé uniquement chez TSMC) et les gains apportés par le 16FFC.

Ce gain de 27% de fréquence est accompagné de changements au niveau de l'architecture. Ceux ci ne sont pas encore connus, au delà du nom Hurricane, mais Chipworks note que le cluster CPU prend une place plus importante sur le die, 16mm2 face à 13mm2 sur l'A9, malgré l'utilisation d'un process plus compact.

Il est cependant difficile de se baser sur cette différence de taille étant donné que l'A10 est en réalité un quad core big.LITTLE dans la nomenclature ARM. En plus des deux coeurs hautes performances à 2.35 GHz (big), deux coeurs basse consommation à 1.05 GHz (LITTLE) sont également présents sur le die (leur emplacement exact est pour l'instant inconnu, ce qui vaut les points d'interrogation sur le diagramme au dessus).

Contrairement à d'autres implémentations dans l'écosystème ARM, les applications ne peuvent pas utiliser en simultanée les deux blocs de coeurs, le passage de l'un à l'autre étant transparent pour elles (géré par la puce et l'OS). L'intérêt de cet arrangement est bien entendu d'augmenter l'autonomie en ne sollicitant les coeurs haute performances que lorsque nécessaire.

Déjà largement en avance côté performances sur le reste de l'écosystème ARM, l'A10 commence à devenir embarrassant même pour Intel, dépassant un Core M Skylake en monothread sous Geekbench 4 (voir ici  et là  ), avec un "TDP" au moins deux fois inférieur (et sans mécanisme Turbo).

Intel se consolera tout de même de sa présence dans une partie des iPhone 7 car c'est l'autre information de Chipworks, la société confirme qu'une partie des modèles utilise un modem Intel XMM 7360 (certains modèles intègrent un modem Qualcomm X12). Très en retard, le XMM 7360 est un modem LTE 450 Mb/s Cat 10 certes dessiné par Intel, mais fabriqué selon toutes vraisemblances comme ses prédécesseurs... par TSMC.

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.