Los tres grandes gigantes de la fundición lanzaron la batalla de los 2 nm

Las principales empresas de semiconductores del mundo están compitiendo para producir chips de 2 nm para impulsar la próxima generación de teléfonos inteligentes, centros de datos e inteligencia artificial (IA).Los analistas todavía creen que TSMC mantiene su dominio global en el sector, pero Samsung Electronics e Intel han visto el próximo salto de la industria como una oportunidad para cerrar la brecha.

Durante décadas, los fabricantes de chips han estado trabajando para fabricar productos más compactos. Cuanto más pequeños sean los transistores del chip, menor será el consumo de energía y mayor será la velocidad. Hoy en día, los 2 nm y los 3 nm se utilizan ampliamente para describir cada nueva generación de chips, en lugar del tamaño físico real del semiconductor. Cualquier empresa que tome un liderazgo tecnológico en la próxima generación de semiconductores avanzados, una industria que representó más de 500 mil millones de dólares en ventas globales de chips el año pasado, estará en el asiento del conductor. Se espera que esta cifra siga creciendo debido a la creciente demanda de chips para centros de datos que admitan servicios de IA generativa.

TSMC ha demostrado el proceso del prototipo N2

TSMC, que domina el mercado mundial de chips, ha mostrado los resultados de las pruebas de proceso de su prototipo "N2" (2 nm) a algunos de sus mayores clientes, como Apple y Nvidia, según dos personas familiarizadas con el asunto. TSMC ha dicho que el chip N2 comenzará a producirse en masa en 2025, normalmente lanzando primero una versión móvil, con Apple como su principal cliente. Más adelante estará disponible una versión para PC, así como un chip de computación de alto rendimiento (HPC) diseñado para cargas de energía más altas. Los últimos teléfonos inteligentes emblemáticos de Apple, el iPhone 15 Pro y Pro Max, se lanzaron en septiembre y son los primeros dispositivos de consumo del mercado masivo que cuentan con la nueva tecnología de chip de 3 nm de TSMC. A medida que los chips se hacen más pequeños, crece el desafío de la transición de una generación o tecnología de proceso de "nodo" a la siguiente, lo que aumenta la posibilidad de que TSMC cometa errores que podrían provocar que su corona se resbale. TSMC dijo que el desarrollo de su tecnología N2 "está progresando bien y está en camino de alcanzar la producción en masa en 2025 y, una vez lanzada, será la tecnología de semiconductores más avanzada de la industria en términos de densidad y eficiencia energética". Pero Lucy Chen, vicepresidenta de Isaiah Research, señaló que el costo de pasar al siguiente nodo está aumentando, mientras que las mejoras en el rendimiento se han estabilizado. [Pasar a la próxima generación] ya no es tan atractivo para los clientes".

Samsung quiere que los 2 nm cambien las reglas del juego

Dos personas cercanas a Samsung dijeron que el fabricante de chips de Corea del Sur está ofreciendo una versión de menor precio de su último prototipo de 2 nm para despertar el interés de clientes de renombre, incluida Nvidia. "Samsung ve los 2 nm como un punto de inflexión", dijo James Lim, analista del fondo de cobertura estadounidense Dalton Investments. Pero persisten las dudas sobre si podrá ejecutar la migración mejor que TSMC." Los expertos subrayaron que a 2 nm todavía faltan dos años para la producción en masa, y los problemas iniciales son una parte natural del proceso de producción de chips.

Samsung tiene una participación del 25 por ciento del mercado mundial de fundición avanzada, en comparación con el 66 por ciento de TSMC, según la firma de investigación TrendForce, y los expertos de Samsung ven una oportunidad para cerrar la brecha. Samsung fue la primera empresa en comenzar la producción en masa de chips de 3 nm, o "SF3", el año pasado, y la primera en cambiar a una nueva arquitectura de transistores llamada GAA (puerta envolvente).

Según dos personas familiarizadas con el asunto, Qualcomm planea utilizar el chip "SF2" de Samsung en su próximo procesador de aplicaciones (AP) para teléfonos inteligentes de alta gama. Después de cambiar la mayoría de sus chips móviles emblemáticos del proceso de 4 nm de Samsung al proceso equivalente de TSMC, la nueva elección de Qualcomm marcaría un cambio en la suerte de Samsung.

Samsung dijo: "Estamos bien posicionados para lograr la producción en masa de SF2 para 2025. Dado que fuimos los primeros en dar el salto y la transición a la arquitectura GAA, esperamos que la transición de SF3 a SF2 sea relativamente fluida".

Los analistas advierten que, si bien Samsung es el primero en lanzar chips de 3 nm al mercado, ha tenido problemas con problemas de rendimiento, o la proporción de chips producidos que se consideran listos para ser entregados a los clientes.

Samsung insiste en que su rendimiento de 3 nm ha mejorado. Pero según dos personas cercanas a Samsung, el rendimiento de los chips de 3 nm más simples de Samsung es sólo del 60%, muy por debajo de las expectativas de los clientes, y el rendimiento puede caer aún más cuando se fabrican chips más complejos como el A17 Pro de Apple o las unidades de procesamiento gráfico (Gpus) de Nvidia.

"Samsung está tratando de dar estos pasos gigantes", dijo Dylan Patel, analista principal de la firma de investigación SemiAnalysis. Pueden decir todo lo que quieran, pero aún no han lanzado un chip de 3 nm digno de ese nombre." Lee Jong-hwan, profesor de ingeniería de sistemas de semiconductores en la Universidad Sangmyung de Seúl, añadió que la división de diseño de chips y teléfonos inteligentes de Samsung es una feroz competidor para los clientes potenciales de chips lógicos producidos por su división de fabricación por contrato, y que "la estructura de Samsung ha provocado que muchos clientes potenciales se preocupen por posibles fugas de tecnología o diseño".

Intel vuelve a la competencia de fabricación por contrato

Intel también hace afirmaciones audaces de que producirá la próxima generación de chips para fines de 2024. Eso podría volver a colocarla por delante de sus rivales asiáticos, aunque persisten dudas sobre el rendimiento de sus productos.

Al mismo tiempo, Intel está promocionando su nodo de proceso Intel 18A (equivalente a 1,8 nm) de próxima generación en conferencias de tecnología y ofreciendo producción de prueba gratuita a empresas de diseño de chips. Intel ha dicho que comenzará la producción del Intel 18A a finales de 2024, lo que podría convertirlo en el primer fabricante de chips en cambiar al proceso de próxima generación.

Pero Wei Che-jia, presidente de TSMC, no parece preocupado. Dijo en octubre que, según la evaluación interna de la compañía, su último 3 nm (ya en el mercado) es comparable al Intel 18A en términos de potencia, rendimiento y densidad.

Tanto Samsung como Intel esperan beneficiarse de clientes potenciales que reduzcan su dependencia de TSMC, ya sea por motivos comerciales o por preocupación ante posibles amenazas geopolíticas. En julio, el director ejecutivo de AMD, Zi-Fung Su, dijo que la compañía "consideraría otras capacidades de fabricación" además de las ofrecidas por TSMC en su búsqueda de una mayor "flexibilidad".

Leslie Wu, directora ejecutiva de la consultora RHCC, dijo que los principales clientes que requieren tecnología de nivel de 2 nm buscan distribuir la producción de chips entre múltiples fundiciones y que "depender únicamente de TSMC es demasiado arriesgado". Pero Mark Li, analista de semiconductores de Bernstein en Asia, cuestionó "cuánto importan los factores (geopolíticos) en comparación con cosas como la eficiencia y el cronograma es discutible". TSMC todavía tiene ventajas en términos de coste, eficiencia y confianza".

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