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IC insights a publié un résumé de l'activité en 2013 des entreprises de fabrication de semi-conducteurs ouvertes à des tiers (le concept des foundries). Dans ce marché en expansion massive (+14% en 2013) et qui représente un peu plus de 42.8 milliards de ventes au global, on retrouve deux type d'entreprises, les Pure Play et les IDM. Là où les premières ne disposent pas de produits propres - ils fabriquent uniquement pour des clients tiers - les IDM partagent leurs chaines de productions entre leurs produits et ceux de leurs clients.

Avec assez peu de surprise, TSMC écrase la concurrence avec 46.3% du marché, le second GlobalFoundries devant se contenter de 9.9%. UMC et Samsung se rapprochent également de la seconde place en étant quasi ex-aequo à 9.2%. On notera surtout que si Samsung et TSMC continuent de progresser au-delà de la moyenne de l'industrie, la croissance est un peu plus mesurée chez GlobalFoundries et UMC avec seulement 6%.

Le modèle IDM est également en passe d'être d'adopté par Intel qui annonçait en fin d'année sa volonté d'ouverture de ses usines à d'autres clients. Les ambitions du constructeur sur ce marché extrêmement concurrentiel visent avant tout les process dernier cri, là où les marges sont les plus importantes et les clients les plus volatiles. Intel a déjà signé un accord avec Altera pour la production d'un FPGA incluant un ARM 64 bits, même si Altera continue d'utiliser TSMC en parallèle. Intel souhaite pour rappel améliorer la rentabilité de ses usines qui tournent au ralenti, le constructeur ayant même annulé en janvier l'ouverture de sa Fab 42 à Chandler en Arizona. Cette fab devait pourtant être dédiée à la production de puces 14 nm que le constructeur souhaite ouvrir à des partenaires.

Lors d'une conférence dédiée à ses résultats, TSMC a donné quelques détails intéressants sur ses procédés de fabrication en cours et à venir, ainsi que répondu vivement à certaines critiques d'Intel.

Si l'on s'intéresse plutôt aux process à venir, TSMC a donné quelques nouvelles de la version 28HPM, une version high-k metal gates de son 28nm visant les hautes performances mobiles. Le fondeur indique que 100 tapeouts de la part de 60 clients différents sont attendus sur ce process cette année.

Plus surprenant, TSMC a indiqué être en avance sur son planning pour le 20nm. Prévu pour février en production en volume, le fondeur a annoncé que cette dernière avait déjà commencée dans deux fabs (12 et 14). TSMC insiste sur le volume très important attendu pour cette année, le 20nm devant compter pour 10% du revenu total de TSMC sur 2014. A titre de comparaison sur 2013, le 28nm représentait 30% du revenu de la société.


Concernant le 16nm, TSMC est revenu sur le graphique ci-dessus qu'Intel avait présenté à ses investisseurs à la fin du mois de novembre. Comme nous l'avions noté à l'époque, le graphique en plus d'être basé sur des informations assez anciennes n'était même pas exact (TSMC estimait à l'époque un gain de 5% de densité entre le 20 et le 16nm).

TSMC corrige et enfonce un peu le clou en communiquant de nouvelles informations. Le 16 nm du constructeur utilisera pour rappel des transistors FinFET (baptisés Tri-Gate chez Intel) dont les performances et la forme diffère. TSMC indique que les gains de performances obtenus sur les transistors, combinés à des améliorations au niveau de la manière dont on les place permet en pratique de voir un gain de densité de 15%.


Parmi les autres questions évoquées, le fondeur a également indiqué son scepticisme par rapport à la technologie EUV et si TSMC espère pouvoir utiliser l'EUV en 10nm, cela est plutôt considéré comme un plan B qui permettrait de réduire les couts. TSMC dispose dans ses cartons d'une solution pour le 10nm qui ne requiert pas l'EUV, quelque chose qui fait écho à ce que nous avait dit Mark Bohr en 2012 pour Intel.

On notera enfin que le fondeur a qualifié rapidement les gains attendus côté performances des transistors, un gain de 20% est attendu entre le 28HPM et le 20-SoC, et un gain de 30% entre 20-SoC et 16-FinFET. Ce dernier avait été annoncé en production en volume pour février 2015, TSMC n'a pas donné d'estimation plus précise dans sa conférence.

Nos confrères d'IEEE Spectrum viennent de publier un article  relatant des nouvelles assez optimistes en provenance d'ASML.

Elles concernent bien entendu la photolithographie EUV, un point de plus en plus critique pour le développement des futures technologies de lithographie au-delà de 2015. Pour rappel, les procédés de photolithographies actuels reposent tous sur des sources lumineuses d'une longueur d'onde de 193nm, repoussée aujourd'hui dans ses derniers retranchements au travers de multiples techniques comme le patterning multiple. L'EUV apportera une source lumineuse plus flexible dont la longueur d'onde sera de seulement 13 nm, et dont la nécessité se fait de plus en plus pressante avec l'approche de la finesse de gravure 10 nm (attendue théoriquement pour 2015, mais peut être plus probablement pour 2016) où la technologie est vue comme quasi indispensable par beaucoup (Intel avait évoqué avoir mis au point une alternative "non EUV" en cas d'une nouvelle défaillance).

Le fournisseur d'outil ASML travaille depuis des années sur des machines de photolithographie EUV avec un succès relativement modéré, quelque chose que l'on doit à la grande complexité du problème qu'ils tentent de résoudre. Nous vous avions rapporté l'été dernier qu'ASML avait ouvert son capital à ses clients dans le but d'obtenir un financement spécifique pour accélérer le développement de la lithographie EUV. Intel avait ainsi investi 3.3 milliards d'euros, suivi rapidement par TSMC et Samsung.

De multiples problèmes restent à résoudre du côté de l'EUV, le principal étant l'intensité de la source lumineuse utilisée qui impacte directement le débit de la machine. Pour que la technologie soit économiquement viable, Mark Bohr d'Intel estimait qu'un débit de 50 à 100 wafers par heure était nécessaire. Un chiffre significativement plus important que les niveaux de production actuels des machines de préproduction EUV, plus proches de la dizaine de wafer par heure. Malgré tout, nous avions noté en avril que TSMC était confiant sur la possibilité de fabriquer, avec ASML, du 10nm EUV dès 2015.

Durant la conférence Semicon West , ASML a donné de nouveau détails et présenté une roadmap pour atteindre la mise en production en 2015 avec un objectif de 125 wafers/heure. Les avancées reposent en partie sur le rachat de la société Cymer  en mai dernier par ASML. Cette société développe des sources lumineuses EUV qui combinent des minuscules goutes d'étain avec un laser pour créer un plasma qui emet à son tour de la lumière EUV. Une des avancées de Cymer concerne l'ajout d'un second laser en amont pour améliorer le rendement du laser principal. La technologie a déjà été appliquée sur une machine de préproduction d'ASML en mars dernier avec un rendement "stable" de 30 wafers par heure via une source lumineuse 40 watts.

ASML dispose désormais d'une roadmap - via Cymer - pour atteindre les 250 watts qui seront nécessaire à atteindre le niveau de production de 125 wafers/h en 2015 sur leurs machines de production NXE:3300B . La société pense pouvoir démontrer, d'ici à la fin de l'année un rendement - stable - de 80W. Un des problèmes des sources lumineuses EUV à l'étude était qu'au-delà de la puissance souvent trop faible, les valeurs annoncées étaient souvent en pointe et pas vraiment reproductibles dans la durée. Sur ce point ASML tente de rassurer indiquant avoir obtenu un niveau de qualité constant sur des tests répétés de plus de 40 heures d'affilés.

Si ces nouvelles sont plutôt bonnes en ce qui concerne les sources lumineuses, il ne s'agit bien entendu pas du seul problème à résoudre. Le niveau de défaut dans la fabrication des masques est un autre obstacle majeur sur lesquels les différents acteurs de l'industrie devront travailler en parallèle.

Les rumeurs concernant la fabrication des futurs SoC d'Apple pourraient enfin arriver à leur terme ! Depuis de longs mois, des rumeurs insistantes laissaient penser qu'Apple cherchait un nouveau partenaire pour la fabrication de puces pour le 20nm et au delà. On se souvient par exemple lors de la conférence de la Common Platform en février que le présentateur de Samsung avait indiqué avec lourdeur et insistance être en capacité d'accueillir de nouveaux clients pour les futurs process. Et l'on avait noté hier un appel du pied un peu surprenant de la nouvelle direction d'Intel envers ses "très bon clients".

Les rumeurs jusqu'ici laissaient plutôt à penser qu'Apple tentait d'obtenir un accord avec TSMC, on avait même d'ailleurs parlé d'une forme d'accord d'exclusivité. Des rumeurs identiques courraient également sur Qualcomm, autre constructeur qui a souffert des retards et des problèmes d'allocations.

Ces rumeurs se confirment aujourd'hui suite à la publication d'un article du Wall Street Journal  qui indique qu'un accord aurait finalement été trouvé entre Apple et TSMC, citant en source un membre de l'exécutif de TSMC.

Le Dr. Morris Chang, Chairman et CEO de TSMC
L'accord porterait à partir de 2014, ce qui veut dire que c'est à partir du process 20nm que l'on verra des puces Apple signées par le fondeur taïwanais. Les impacts de l'annonce permettent de déterminer quelques conséquences à court terme sur les futurs SoC d'Apple. Les A7/A7X de la prochaine génération d'iPhone/iPad prévus avant la fin de l'année seront toujours fabriqués par Samsung. En ce qui concerne le process, le 28nm semble probable même si le timing semble serré. Samsung fait pour rappel partie de la Common Platform, en association avec IBM et GlobalFoundries, et la Common Platform dans son ensemble a du mal à produire en volume le 28nm, quelque chose qui a déjà impacté significativement AMD avec le report des Kaveri et l'introduction en dernière minute de Richland dans la roadmap APU.


Le 28nm noté comme dispo chez GlobalFoundries, mais qui reste toujours problématique en volume pour l'ensemble de la Common Platform
La démonstration du Computex et l'absence de nouveau report annoncé laisse cependant penser que Kaveri sera à l'heure vers la fin de l'année. Le 28nm semble donc acquis pour la génération de SoC Apple à venir, au prix peut être d'un léger décalage de planning, de volume contraint, ou d'acceptation de yields en deça de ce qu'ils devraient être. Le lancement du Galaxy S4 avec des puces Qualcomm Snapdragon 600 dans la majorité des pays (y compris en France) au lieu de l'Exynos 5 Octa de Samsung (fabriqué par Samsung Foundry en 29nm) semble confirmer que la situation du process 28nm est toujours loin d'être idéale.

Au delà de cet impact à court terme, c'est aussi beaucoup d'acteurs du monde PC qui vont se retrouver secoués par l'arrivée de ce nouveau client. Les conditions des contrats d'approvisionnement d'Apple sont connues pour être particulièrement drastiques, et les volumes de production attendus particulièrement larges. Si TSMC ne manquera pas de tenter de rassurer ses partenaires actuels sur le fait que tous ses clients sont égaux, en pratique cela devrait avoir des conséquences fortes en termes d'allocation, particulièrement pour le 20nm.

Nvidia fabrique actuellement ses GPU et ses SoC chez TSMC, AMD y fabrique également ses GPU et certains de ses SoC x86. C'était le cas des Brazos (40 nm) et aussi plus récemment des Kabini (28 nm). AMD dispose bien entendu d'une relation privilégiée avec Global Foundries même si en pratique - sur le 28 nm - AMD n'a pu capitaliser dessus avec les retards du 28 nm.


La Gigafab 14 de TSMC produira en volume le 20nm en 2014.
Pour le 20nm, il est probable que plusieurs acteurs tentent de déplacer une partie de leur production SoC vers d'autres fonderies, et plus particulièrement vers Samsung par exemple dans le cas de Nvidia et de Qualcomm. En ce qui concerne le cas des GPU haut de gamme, ceux qui profitent en premier des nouveaux process de fabrication, il est peu probable que l'impact soit important. Si les contraintes d'allocations seront probablement réelles et pourront engendrer des retards chez l'un et/ou l'autre des constructeurs, les volumes de puces nécessaires restent, relativement parlant, extrêmement faibles. L'arrivée de GPU plus bas de gamme en 20 nm pourrait par contre être impactée.

Nos confrères de X-bit Labs  rapportent des propos tenus par Paul Otellini lors d'une conférence technologique organisée par la firme Sanford Bernstein, CEO en partance d'Intel, concernant les transitions à venir sur le marché des semiconducteurs.

Selon Paul Otellini, plusieurs transitions à venir dans la décennie (le passage de wafers 300mm vers 450mm et l'utilisation de la lithographie EUV) pourraient avoir un impact fort sur les acteurs du marché, le futur ex CEO indiquant qu'historiquement, seule la moitié des acteurs du marché survivaient à un changement de taille de wafers.

Contrairement à Intel et comme nous l'avions évoqué précédemment, le reste de l'industrie n'est en effet pas particulièrement pressé de passer au 450mm, une transition maintes fois retardée même si l'on avait noté il y à un peu plus d'un an de cela un début d'accord de la part des principaux acteurs côté fabrication. On avait d'ailleurs vu Intel, TSMC et Samsung investir successivement dans le fournisseur d'outil ASML.

L'impact du 450mm touchera probablement plus, et c'est ce que soulignait Paul Otellini, les acteurs dits fabless qui n'auraient pas des besoins en volume aussi importants que les autres, ou qui pourraient souffrir encore plus qu'actuellement de problèmes d'allocation sur les process de fabrication dernier cri. On avait vu récemment Qualcomm et Apple  tenter de négocier par un investissement de plus d'un milliards de dollars des droits de productions exclusifs sur certaines usines.