TSMC: Neue Details zu Chips in 6 nm, 5 nm und 3 nm

Im Rahmen der Bekanntgabe der Quartalszahlen hat TSMC Einblick in den Stand der neuesten und kommenden Fertigungsschritte gegeben. Die 5-nm-Fertigung ist in der Massenproduktion und soll dieses Jahr für zehn Prozent des Umsatzes sorgen. N6 soll zum Ende des Jahres folgen. Auch die 3-nm-Fertigung liege laut TSMC im Zeitplan.

TSMC antwortet damit auf zuletzt aufgetauchte Gerüchte, die eine leichte Verzögerung bei 5 nm und 3 nm vorhergesagt hatten. Laut TSMC-CEO C.C. Wei sei die 3-nm-Fertigung „on track“ mit einer „risk production“ im kommenden Jahr und dem Beginn der Serienfertigung im zweiten Halbjahr 2022.

3 nm setzt bei TSMC weiter auf klassische FinFETs

Dabei gab TSMC erneut zu verstehen, dass man, wie Ende 2019 offenbart, weiterhin auf FinFETs setze und keine neue Technologie einführe, also den eher sicheren denn riskanteren Weg gehen wird. Zuletzt gab es immer wieder Berichte, dass Gate all around (GAA), oder wie Samsung es nennt, Multi-Bridge Channel FET (MBCFET), bei 3 nm zum Einsatz kommt oder kommen könnte. Samsung plant dies laut eigener Marketing-Webseite für 2021 in der 3-nm-Fertigung, doch Zweifel bleiben, ob der Zeitplan wirklich Bestand hat. Denn hier gab es zuletzt ebenfalls Meldungen über Verzögerungen.

Mit der bekannten Technik will TSMC bei der 3-nm-Fertigung eine 70 Prozent gesteigerte Transistor-Dichte gegenüber der gerade in Serie angelaufenen 5-nm-Produktion ermöglichen. Eine 10 bis 15 Prozent höhere Leistung oder 30 Prozent geringere Leistungsaufnahme entsprechen ebenfalls nahezu dem, was bisherige Technologieschritte in den Generationen zuvor ermöglicht haben, wie beispielsweise aktuell von der 7-nm-Fertigung auf die 5-nm-Technologie.

Bereits jetzt läuft die Zusammenarbeit mit ersten Kunden für die 3-nm-Chips, die einmal mehr aus dem Bereich Smartphone und HPC, also auch dem PC-Geschäft, kommen.

5-nm-Fertigung in Serie über den Erwartungen

Mit der guten Nachricht vorab eröffnete TSMC die Bekanntgabe der Quartalszahlen: N5 ist in der Massenproduktion und soll in diesem Jahr zehn Prozent des Gesamtjahresumsatzes erbringen. Das spricht für eine steile Auslieferungsquote, die ab dem Sommer beginnt und Smartphone-Chips als erstes zum Ziel haben dürfte. Doch TSMC betonte, dass nicht nur Smartphones und allen voran Apple zur Kundschaft von 5 nm gehören, sondern auch das PC-Segment.

Bei der Anzahl an Kunden für 5 nm „aus allen Bereichen“ gab TSMC zu verstehen, dass die Tape-Outs über der Anzahl von 7 nm im vergleichbaren Zeitraum liegen. In dem Fall sollte jedoch beachtet werden, dass die 5-nm-Fertigung komplexer sei als jede zuvor und so auch mehr Vorbereitungszeit benötige, erklärte TSMC. Im Umkehrschluss heißt die erhöhte Anzahl an Tape-Outs deshalb nicht, dass viele 5-nm-Chips in Kürze den Markt fluten werden.

Laut TSMC liegt die Ausbeute (Yield) über den eigenen Erwartungen, bei jedoch hohen Kosten. TSMC bezeichnet diese diplomatisch als „angemessen“, will jedoch stark an der Produktivität arbeiten, da die Firma in N5 einen sehr lange laufenden Prozess sehe. Endprodukte mit neuen 5-nm-Chips könnten deshalb zu Beginn jedoch nicht die günstigsten werden, während TSMCs Umsatz weiter steigen dürfte.

6-nm-Prozess als Erweiterung für 7 nm ab Ende 2020

Zum Ende des Jahres wird TSMC den Prozess N6 ausrollen, der ein leicht angepasster 7-nm-Prozess N7+ ist. Dazu wird eine Lage zusätzlich mit EUV belichtet, aber es können alle Design-Richtlinien und Tools aus der bisherigen 7-nm-Fertigung übernommen werden. N6 soll deutlich günstiger und schneller umzusetzen sein als der große neue Schritt N5, weshalb er für eine große Anzahl an Kunden interessant werden soll.

US-Fabrik bleibt ein Thema ohne Zusage

Das vor allem in den USA immer wieder aufflammende Thema einer Chipfabrik in den Staaten lässt Analysten keine Ruhe. Und so ging auch in dieser Telefonkonferenz eine Frage an TSMCs Chefetage, wie es darum bestellt ist. Der Auftragshersteller gab zu verstehen, dass ein solches Vorhaben nicht kurzfristig umsetzbar sei. Denn eine reine Fabrik ist nur ein Teil eines komplexen Ökosystems, welches in den USA nicht oder nur teilweise vorhanden ist. Unzählige Zuliefererbetriebe, die in Asien günstig Rohstoffe an TSMC liefern, sind nicht vorhanden oder nur in deutlich teurerer Form, sodass eine State-of-the-Art-Fabrik lediglich extrem teuer wirtschaften könnte. Selbst eine kleinere Fabrik mit älterem Fertigungsschritt sei aktuell nur schwer umsetzbar. Die Thematik bleibe deshalb auf dem Tisch, erklärte TSMC.

Ohne das entsprechende Umfeld dürfte es seitens TSMC jedoch nie umgesetzt werden. Zuletzt hatte sich Foxconn mit frühen Versprechungen in den USA massiv verrannt, ein gewählter Standort liegt trotz wiederholter Zusagen bis heute brach.