De acordo com notícias de 26 de dezembro, de acordo com o Nikkei Asia, à medida que os processos avançados continuam a avançar, o custo de cada novo nó de processo aumenta e o aumento fica cada vez maior. A análise da organização de pesquisa International Business Strategies (IBS) acredita que o custo do processo de 2 nm da próxima geração aumentará em até 50% em comparação com o processo atual de 3 nm.Eventualmente, o preço dos wafers de 2 nm chegará a US$ 30.000.

A IBS estima que o custo de construção de uma fábrica com capacidade de produção mensal de 50.000 wafers de 2 nm é de aproximadamente US$ 28 bilhões, enquanto o custo de construção de uma fábrica de 3 nm com a mesma capacidade é de aproximadamente US$ 20 bilhões.

Entre eles, o aumento de custos vem principalmente do aumento no número de máquinas litográficas ASMLEUV caras.

Como o processo de 2nm tem uma estrutura de transistor mais refinada do que o processo de 3nm, se você quiser manter a eficiência de produção original, inevitavelmente precisará usar equipamentos de fabricação de processos mais avançados, e as máquinas de litografia EUV são apenas uma delas. Atualmente, a Apple ainda é a única empresa que utiliza o processo 3nm (N3B) da TSMC para produzir chips em massa.

A IBS estima ainda que quando a Apple lançar chips baseados no processo de fabricação N2 da TSMC em 2025 a 2026, o processamento de um único wafer de 300 mm usando o processo de fabricação N2 da TSMC custará aproximadamente US$ 30.000, superior ao custo estimado da IBS de aproximadamente US$ 20.000 para um único wafer baseado no processo N3 da TSMC.

Este aumento significativo no custo por wafer aumentará inevitavelmente o custo de todos os chips baseados nesta tecnologia de processo em um valor semelhante.

Além disso, a IBS também acredita que o atual chip de 3 nm da Apple custa cerca de US$ 50 para ser fabricado. No entanto, este valor de custo é superior ao relatado por outra organização de pesquisa.

A Arete Research estima que o tamanho do Die (chip die) do mais recente chip A17Pro de processo de 3 nm da Apple está entre 100 mm ^ 2 e 110 mm ^ 2, o que é consistente com o tamanho do chip da geração anterior A15 (107,7 mm ^ 2) e A16 da empresa (cerca de 5% maior que A15, cerca de 113 mm ^ 2).

Se o tamanho do chip do Apple A17Pro for 105 mm ^ 2, então um wafer de 300 mm pode acomodar 586 chips, o que faz com que seu custo seja de cerca de US$ 34 com um rendimento irreal de 100% e cerca de US$ 40 com um rendimento mais realista de 85%.

Custando US$ 30.000 por wafer e um rendimento de 85%, o custo de fabricação de um único chip de 105 mm^2 é de cerca de US$ 60, mas esta é uma estimativa muito aproximada. A IBS acredita que o custo de fabricação dos futuros "chips da Apple" de 2 nm aumentará de US$ 50 para cerca de US$ 85.

Vale ressaltar que a concorrência de preços entre as principais fundições de wafer também afetará o preço final dos chips de 2 nm. Atualmente, TSMC, Intel e Samsung estão promovendo ativamente a produção em massa do processo de 2nm.

De acordo com o plano, a Intel produzirá em massa o Intel20A no primeiro semestre de 2024 e o Intel18A no segundo semestre do ano. Ambos serão baseados na arquitetura de transistor RibbonFET (semelhante ao GAA) e na tecnologia de fonte de alimentação traseira (PowerVia). Espera-se que produtos relacionados sejam lançados no primeiro semestre de 2025.

A TSMC e a Samsung planejam produzir processos de 2 nm em massa em 2025. Em relação ao atual monopólio da TSMC no mercado de fundição de wafer de processo de ponta, espera-se que a Samsung e a Intel concorram no mercado por meio de guerras de preços, o que também levará até certo ponto em que o preço final dos wafers de 2 nm pode se desviar do modelo de previsão.

É claro que o custo de fabricação de um chip é apenas uma parte do custo total do chip. O custo de desenvolvimento de chips com processos de ponta também é muito alto.

De acordo com as previsões do IBS, um chip de 2 nm pode exigir 314 milhões de dólares apenas no desenvolvimento de software e outros 154 milhões de dólares na verificação do chip, mais o custo de aquisição de IP de semicondutores relacionados, custos de saída de fita e o custo de outras infra-estruturas de suporte e serviços relacionados.O custo total pode chegar a US$ 725 milhões.

Mais importante ainda, o desenvolvimento de chips no processo de 2 nm requer mais talentos de ponta, e esses talentos de ponta sempre foram escassos. A concorrência direta dos fabricantes levará ainda mais a um aumento nos custos de talentos.

Deve-se notar que o modelo de previsão acima é baseado em um modelo de previsão de custos para o desenvolvimento de chips de 2 nm por uma empresa de design de chips sem direitos de propriedade intelectual pré-existentes.

Na realidade, os fabricantes que podem desenvolver chips de processo de ponta como 2nm geralmente têm um acúmulo relativamente grande de IP autodesenvolvido, o que reduzirá o custo de muitos IP terceirizados.

Além disso, à medida que os fabricantes de EDA adicionam suporte de IA para ferramentas de design, a IA será capaz de automatizar processos de design complexos e acelerar a otimização e verificação de chips, reduzindo assim os custos dos chips.