Os três principais gigantes da fundição lançaram a batalha de 2 nm

As principais empresas de semicondutores do mundo estão correndo para produzir chips de 2 nm para alimentar a próxima geração de smartphones, data centers e inteligência artificial (IA).Os analistas ainda veem a TSMC mantendo o seu domínio global no setor, mas a Samsung Electronics e a Intel viram o próximo salto da indústria como uma oportunidade para colmatar a lacuna.

Durante décadas, os fabricantes de chips têm trabalhado para fabricar produtos mais compactos. Quanto menores forem os transistores no chip, menor será o consumo de energia e mais rápida será a velocidade. Hoje, 2nm e 3nm são amplamente utilizados para descrever cada nova geração de chips, em vez do tamanho físico real do semicondutor. Qualquer empresa que assuma a liderança tecnológica na próxima geração de semicondutores avançados, uma indústria que representou bem mais de 500 mil milhões de dólares em vendas globais de chips no ano passado, estará no comando. Espera-se que esse número cresça ainda mais devido à crescente demanda por chips de data center que suportem serviços generativos de IA.

TSMC demonstrou o processo do protótipo N2

A TSMC, que domina o mercado global de chips, mostrou os resultados dos testes de processo de seu protótipo “N2” (2nm) para alguns de seus maiores clientes, como Apple e Nvidia, segundo duas pessoas familiarizadas com o assunto. A TSMC disse que o chip N2 iniciará a produção em massa em 2025, normalmente lançando primeiro uma versão móvel, tendo a Apple como seu principal cliente. Uma versão para PC, bem como um chip de computação de alto desempenho (HPC) projetado para cargas de maior potência, estarão disponíveis posteriormente. Os mais recentes smartphones carro-chefe da Apple, o iPhone 15 Pro e Pro Max, foram lançados em setembro e são os primeiros dispositivos de consumo do mercado de massa a apresentar a nova tecnologia de chip de 3nm da TSMC. À medida que os chips ficam menores, o desafio de fazer a transição de uma geração ou tecnologia de processo de “nó” para a próxima aumenta, aumentando a possibilidade de erros da TSMC que podem fazer com que sua coroa caia. A TSMC disse que o desenvolvimento da tecnologia N2 “está progredindo bem e no caminho certo para atingir a produção em massa em 2025 e, uma vez lançada, será a tecnologia de semicondutores mais avançada da indústria em termos de densidade e eficiência energética”. Mas Lucy Chen, vice-presidente da Isaiah Research, observou que o custo da mudança para o próximo nó está aumentando, enquanto as melhorias de desempenho se estabilizaram. [Mudar para a próxima geração] não é mais tão atraente para os clientes."

Samsung quer que 2 nm seja uma virada de jogo

Duas pessoas próximas à Samsung disseram que a fabricante sul-coreana de chips está oferecendo uma versão mais barata de seu mais recente protótipo de 2 nm para despertar o interesse de clientes importantes, incluindo a Nvidia. “A Samsung vê os 2nm como uma virada de jogo”, disse James Lim, analista do fundo de hedge norte-americano Dalton Investments. Mas permanecem dúvidas sobre se ele pode executar a migração melhor do que o TSMC." Especialistas enfatizaram que 2nm ainda está a dois anos da produção em massa, e os problemas iniciais são uma parte natural do processo de produção de chips.

A Samsung detém uma participação de 25% no mercado global de fundição avançada, em comparação com os 66% da TSMC, de acordo com a empresa de pesquisa TrendForce, e os especialistas da Samsung veem uma oportunidade para preencher a lacuna. A Samsung foi a primeira empresa a iniciar a produção em massa de chips de 3nm, ou “SF3”, no ano passado, e a primeira a mudar para uma nova arquitetura de transistor chamada GAA (surround gate).

De acordo com duas pessoas familiarizadas com o assunto, a Qualcomm está planejando usar o chip “SF2” da Samsung em seu próximo processador de aplicativos (AP) para smartphones de última geração. Depois de mudar a maioria de seus principais chips móveis do processo de 4nm da Samsung para o processo equivalente da TSMC, a nova escolha da Qualcomm marcaria uma mudança na sorte da Samsung.

A Samsung disse: “Estamos bem posicionados para alcançar a produção em massa de SF2 até 2025. Como fomos os primeiros a dar o salto e a transição para a arquitetura GAA, esperamos que a transição de SF3 para SF2 seja relativamente suave”.

Analistas alertam que, embora a Samsung seja a primeira a lançar chips de 3 nm no mercado, ela tem lutado com problemas de rendimento ou com a proporção de chips produzidos que são considerados prontos para entrega aos clientes.

A Samsung insiste que seu rendimento de 3 nm melhorou. Mas de acordo com duas pessoas próximas à Samsung, o rendimento dos chips de 3 nm mais simples da Samsung é de apenas 60%, bem abaixo das expectativas dos clientes, e o rendimento pode cair ainda mais ao fabricar chips mais complexos, como o A17 Pro da Apple ou as unidades de processamento gráfico (Gpus) da Nvidia.

“A Samsung está tentando dar saltos gigantescos”, disse Dylan Patel, analista principal da empresa de pesquisa SemiAnalysis. Eles podem reivindicar tudo o que quiserem, mas ainda não lançaram um chip de 3 nm digno desse nome." Lee Jong-hwan, professor de engenharia de sistemas de semicondutores na Universidade Sangmyung, em Seul, acrescentou que a divisão de design de smartphones e chips da Samsung é uma concorrente feroz de clientes em potencial de chips lógicos produzidos por sua divisão de fabricação por contrato, e que "a estrutura da Samsung fez com que muitos clientes em potencial se preocupassem com possíveis vazamentos de tecnologia ou design".

Intel retorna à competição de fabricação por contrato

A Intel também está a fazer afirmações ousadas de que produzirá a próxima geração de chips até ao final de 2024. Isso poderá colocá-la novamente à frente dos seus rivais asiáticos, embora permaneçam dúvidas sobre o desempenho dos seus produtos.

Ao mesmo tempo, a Intel está promovendo seu nó de processo Intel 18A de próxima geração (equivalente a 1,8 nm) em conferências de tecnologia e oferecendo produção de testes gratuitos para empresas de design de chips. A Intel disse que iniciará a produção do Intel 18A no final de 2024, o que poderá torná-la a primeira fabricante de chips a mudar para o processo de próxima geração.

Mas Wei Che-jia, presidente da TSMC, não parece preocupado. Ele disse em outubro que com base na avaliação interna da empresa, seu mais recente 3nm (já no mercado) é comparável ao Intel 18A em termos de potência, desempenho e densidade.

Tanto a Samsung como a Intel esperam beneficiar de potenciais clientes que reduzam a sua dependência da TSMC, seja por razões comerciais ou por preocupação com potenciais ameaças geopolíticas. Em julho, o CEO da AMD, Zi-Fung Su, disse que a empresa iria “considerar outras capacidades de fabricação” além daquelas oferecidas pela TSMC, à medida que busca maior “flexibilidade”.

Leslie Wu, CEO da consultoria RHCC, disse que os principais clientes que exigem tecnologia de nível 2 nm estão procurando espalhar a produção de chips por várias fundições e “depender apenas da TSMC é muito arriscado”. Mas Mark Li, analista de semicondutores asiáticos da Bernstein, questionou "o quanto os fatores (geopolíticos) importam em comparação com coisas como eficiência e cronograma é discutível". A TSMC ainda tem vantagens em termos de custo, eficiência e confiança.”

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