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Intel profite de la conférence ISSCC  (International Solid-State Circuits Conference) qui se tient cette semaine à San Francisco pour effectuer plusieurs annonces autour de ses process de fabrication. Le constructeur a donné à la presse un avant-goût de ses annonces, deux d'entre elles ont particulièrement retenu notre attention.

En premier lieu on retiendra la présentation d'un bloc de SRAM particulièrement optimisé pour la densité avec une taille de cellule de seulement 0.0500 µm², un record. Il s'agit d'une amélioration importante par rapport à la dernière présentation du constructeur qui évoquait des tailles de cellules de 0.0588 µm² lors du dernier IEDM  fin 2014.

Il s'agit en pratique d'une puce de 84 Mbit (10,5 Mo) de SRAM optimisée pour un fonctionnement à 1.5 GHz à 0.6 Volts, même si en montant la tension d'activation à 1 Volt on peut atteindre 3 GHz. Si elle montre le bond en avant en densité lié au process, cette annonce tient surtout de la performance technique, le constructeur annonçant souvent des cellules de SRAM spécialisées et différentes de ce que l'on retrouve dans les produits commerciaux. Le constructeur avait ainsi annoncé pour le node 22 nm des cellules de 0.092 µm² optimisées pour la densités, mais ce sont des cellules de 0.108 µm² optimisées cette fois ci pour leur rapport performance/puissance qui sont utilisées dans les processeurs.

On retiendra enfin la description des challenges rencontrés au delà du 10 nm. Intel se félicite tout d'abord d'avoir atteint un coût par transistor plus faible qu'attendu sur le 14 nm, un chiffre toujours difficile à mettre en perspective qui plus est cette fois-ci avec les retards engendrés et les lancements décalés !


En ce qui concerne le 10nm, il semblerait que le constructeur ait - sans surprise - opté pour sa solution à lithographie à immersion « classique » en 193nm, et non pour une solution EUV comme Mark Bohr nous l'avait déjà indiqué en 2012 à l'occasion d'une interview. En fin d'année dernière TSMC avait également indiqué que l'EUV ne serait pas a l'heure pour leur propre process 10 nm.

Intel ne s'est pas encore étendu sur les changements techniques de son process 10 nm mais il avait été évoqué précédemment un recours plus fort au multiple patterning (exposition multiples). Déjà utilisé sporadiquement sur certaines couches critiques, son utilisation devrait être généralisée.

En ce qui concerne le 7 nm, un changement de la forme des structures (remplacer par exemple les FinFET par des microfils) et des matériaux utilisés (par exemple Arséniure de Gallium-Indium [InGaAs] ou Phosphure d'Indium [InP]) est envisagée mais Intel n'est pas encore prêt a livrer les détails de sa recherche.

On notera enfin que le constructeur indique avoir appris de ses problèmes concernant le 14 nm en ajoutant de nouvelles procédures internes pour détecter les problèmes rencontrés, particulièrement autour des masques qui semblent avoir posé beaucoup de problèmes au constructeur et être en partie coupable des retards. Le fondeur annonce qu'il a pour objectif d'avoir une transition vers le 10nm deux fois plus rapide que celle du 14nm, mais vu l'introduction de produits 14nm au compte-goutte 18 à 24 mois après le passage au 22nm on ne sait pas vraiment quels sont l'intervalle et la date de départ pris en compte pour le 14nm. Toujours est-il que le 10nm devrait pour sa part débarquer en 2016 !

Pour son 4è trimestre 2014, TSMC a annoncé un chiffre d'affaires de 222.52 milliards NT$ en hausse de 52,6% par rapport au T4 2013. La marge brute s'établit à 49,7%, en hausse de 5,2 points, pour un marge opérationnelle de 39,6% (+6,8 points) et un bénéfice net de 35,9% (+5,2 point).

Par rapport au T3 2014 on note que la part des revenus liés à des produits du secteur Communication, qui intègre notamment les SoC pour téléphone, augmente encore et passe de 59 à 65%. Le 20nm de TSMC, qui est d'ailleurs plutôt orienté vers ces SoC, a représenté 21% des ventes au dernier trimestre, contre 9% au trimestre précédent et 0% auparavant, preuve de sa montée en puissance.

Concernant le 16nm, dont l'utilisation devrait cette fois être plus large, les premiers revenus significatifs sont toujours attendus au T3 2015 avec quelques pourcents, avec ensuite 5 à 9% au T4 2015. C'est surtout en 2016 que les volumes deviendront importants sur ce process. Pour le 10nm TSMC confirme une qualification pour fin 2015, la production en volume étant attendue pour 2017. Une équipe de R&D dédiée à également été mise en place pour un process sous les 10nm attendu entre 2017 et 2019.

TSMC vient de publier ses résultats pour le troisième trimestre 2014, l'occasion comme souvent de glaner quelques informations sur l'état des process de la firme. Le chiffre d'affaire de la société sur ce trimestre est en progression de 29% par rapport à la même période sur 2013. Un chiffre annoncé comme historique, poussé par le 20nm qui représente déjà 9% de la production de TSMC (mesurée en CA. Pour rappel, le SoC A8 d'Apple est fabriqué en 20nm par la firme taiwanaise, tout comme des modems Qualcomm).

En ce qui concerne les process de fabrication, quelques détails intéressants ont été donnés. Concernant le 10nm tout d'abord, TSMC a indiqué envisager un début de risk production pour la fin 2015, avec une production en volume pour fin 2016 voir 2017. Concernant l'EUV qui avait été évoqué comme une possibilité pour le 10nm, TSMC a indiqué que la technologie ne serait pas prête à temps pour le 10nm qui sera basé sur du multiple patterning. En cas d'avancée du côté d'ASML (la question de la puissance de la source lumineuse reste toujours critique), l'EUV pourrait apparaitre dans une mise à jour du process.

C'est surtout le 16nm qui est au centre de toutes les attentions puisque pour rappel, lors de sa conférence précédente, TSMC avait indiqué que le 16nm serait en retard avec une production en volume repoussée à la fin de l'année 2015. Pourtant, nous vous en parlions il y a peu, des rumeurs laissaient entendre que la production aurait de nouveau été avancée.

Les deux Co-CEO ont été très prudents dans leurs propos mais ont bel et bien confirmé qu'ils étaient plus optimistes qu'ils ne l'étaient le trimestre dernier. En pratique, TSMC dispose de deux versions de son process 16nm, le 16 FinFET, et le 16 FinFET Plus. Il a été indiqué que le 16 FinFET Plus était largement privilégié par les clients, sous entendant que tous les efforts étaient placés derrière cette version du process (près de 1000 ingénieurs travailleraient au ramp-up de la version FinFET Plus).

Techniquement, le 16 FinFET Plus est entré en « risk production » ce mois-ci, et la qualification complète du process est attendue pour le mois de novembre. Du fait des similarités entre les process 20 et 16 nm, les yields seraient déjà supérieurs aux attentes ce qui justifierait l'optimisme. Résultat, la production en volume est annoncée comme avancée à la fin du second trimestre 2015 (ou le début du troisième).

Pour rappel, la production en volume du 20nm avait commencé en janvier de cette année, et à l'origine 12 mois étaient attendus entre le 20 et le 16 nm. TSMC avait cependant révisé ses prédictions le trimestre dernier pour indiquer fin 2015… avant de nouveau de les avancer !

TSMC réduit donc son retard et a indiqué avoir déjà un client « haut volume » de signé pour le début de la production.

TSMC a également publié ses résultats pour le second trimestre, avec un chiffre d'affaire de 6 milliards de dollars, en hausse de 17.4% par rapport à la même période sur l'année 2013. Le bénéfice net atteint 1.9 milliard, là aussi en hausse de 15.2%.

La conférence concernant ses résultats financiers a été l'occasion d'obtenir quelques détails supplémentaires. D'abord un rappel sur l'importance des SoC et Modems pour TSMC. Si tous les segments sont en hausse, la fabrication de SoC représente 54% du chiffre d'affaire sur le second trimestre. Une dépendance forte à des sociétés comme Qualcomm et Mediatek (et selon les rumeurs sur le 20nm, Apple) qui pourrait poser problème à l'avenir au fondeur taiwanais : Qualcomm ayant selon les rumeurs récentes choisi Samsung/GlobalFoundries pour le 16nm (tout comme Apple). A titre indicatif, la part « informatique » qui inclut les SoC x86 et les GPU est en baisse, passant de 13% à 11% du mix de produits fabriqués par TSMC.

Concernant le 20nm, Morris Chang a confirmé que les livraisons en volume ont commencé en juin, réitérant que le ramp-up (la montée des yields, massivement importante pour déterminer le cout final des puces) aura atteint un nouveau record. Selon les rumeurs, Qualcomm et Apple se sont accaparé la majorité de la production 20nm de TSMC pour les trimestres à venir pour la production de leurs SoC.

Le 16 nm devrait cependant être légèrement en retard si l'on en croit les commentaires légèrement cryptiques donnés durant la conférence. La production en volume ne débuterait que fin 2015, alors que TSMC laissait entendre plus tôt que le délai entre la production 20 et 16nm serait de 12 mois. Cela a valu au fondeur d'indiquer qu'il estime qu'un de ses concurrents (non nommé explicitement, mais il s'agit de Samsung) disposera d'une part de marché supérieure sur le 16nm en 2015, quelque chose de justifié en grande partie par le fait que Samsung ait choisi de passer directement au 16nm laissant de côté le 20nm. La perte de part de marché venant du fait que « certains clients » ait souhaité profiter du 16nm avant qu'il ne soit disponible chez TSMC, quelque chose qui semble aller dans le sens des rumeurs concernant Qualcomm et Apple.

TSMC estime que la situation s'équilibrera en 2016. L'allocation 16nm devrait être beaucoup moins problématique que celle en 20nm pour les acteurs du marché GPU dans tous les cas.

On notera que le 10nm a été évoqué et que l'EUV a - chose rare - été évoqué comme une possibilité pour une voir deux couches durant le process de fabrication. Les premiers tape-out seraient attendus sur la seconde moitié de 2015. La production en volume n'étant pas encore évoquée.

Lors de sa conférence concernant ses résultats financiers, TSMC a donné quelques détails sur ses process de fabrication courants et à venir.

Pour le 20nm tout d'abord, TSMC a confirmé que la production du 20-SoC a bel et bien commencé en janvier. La société a cependant indiqué que le ramp up du process aura été le plus rapide de son histoire sous entendant des yields un peu en avance sur les prévisions, sans plus de détails. La question du coût des wafers est toujours un point important pour les clients du fabricant, le 20nm engendrant une augmentation assez importante de par l'usage du double patterning. Les estimations du cout des wafers chez TSMC parlent d'environ 2200-2600$ pour le 28nm, le 20nm ajoutant un surcout de plus de 20% par wafer (sans prendre en compte les différences de yields qui augmentent significativement la différence sur le cout final par puce fonctionnelle). Pour l'instant, le 20nm n'entre pas encore dans les revenus financiers de TSMC mais devrait entrer pour une petite partie au prochain trimestre.

L'importance des SoC/modems pour smartphones dans les revenus de TSMC (colonne « Communication ») est assez facilement illustrée par ce graphique, par rapport aux revenus informatiques et GPU que l'on retrouve dans la colonne « Computer ».
Concernant le 16nm, le constructeur a annoncé une seconde version de son process. En sus du 16-FinFET déjà annoncé et censé entrer en production en février prochain, TSMC annonce une version « plus » de son process. Il s'agira en quelque sorte d'une version optimisée du 16nm basé sur des optimisations non dévoilées, les règles de design restant les mêmes entre le 16-FinFET et le 16-FinFET plus. La stratégie n'est pas très différente de ce que proposeront Samsung et GlobalFoundries sur ce point avec le 14LPE et le 14LPP qui sera proposé dans un second temps.

Contrairement à Samsung, TSMC livre quelques chiffres sur son process 16-FinFET plus qui apportera, par rapport à la première version, un gain au choix de 15% de vitesse à consommation égale, ou de 30% de gain de consommation à vitesse égale. Des gains qui sont loin d'être négligeables. Côté timing, le constructeur évoque une qualification de son process en septembre de cette année suivis de quelques « tape-outs » (15 en 2014) et une production en volume « courant » 2015.

TSMC a également parlé de son process 10nm, baptisé 10-FinFET, indiquant qu'il est en cours de développement. Le 10-FinFET est qualifié de troisième génération de FinFET par la société sans plus de détails. Quelques chiffres ont été livrés comparant au 16-FinFET plus avec une amélioration de la densité de 2.2x, et 25% de vitesse à consommation égale, ou 45% de gain de consommation à vitesse égale. D'un point de vue implémentation technique, le seul détail donné concerne l'EUV (une source lumineuse avec une longueur d'onde de 13nm, contrairement aux actuelles sources 193nm) qui, sans trop de surprise, ne sera toujours pas prêt pour le 10nm. TSMC laisse la porte ouverte pour l'utilisation de l'EUV plus tard dans la vie du process. TSMC devrait donc utiliser d'une manière plus forte le multiple patterning, augmentant potentiellement les couts. Un point sur lequel il est pour l'instant un peu trop tôt pour se prononcer.