TSMC mit geringeren technischen Fortschritten bei der 10nm- und 7nm-Fertigung

Die EETimes [1] berichten recht detailliert über die kommenden 10nm- & 7nm-Fertigungsverfahren von TSMC: Die 10nm-Fertigung wird TSMC zum Jahresende 2016 in die Massenfertigung überführen, bei der 7nm-Fertigung will man schon im ersten Quartal 2017 die Riskfertigung starten. Von letzterer dauert es natürlich noch lange bis zur Massenfertigung, auch lohnt sich die Riskfertigung heutzutage bei technisch grenzwertigen Chips wie großen Grafikchips oder aber bei in Millionenstückzahlen benötigen Smartphone-SoCs überhaupt nicht mehr für reguläre Chipprojekte. Kaufbare Produkte sind also jeweils erst deutlich später zu erwarten – bei Grafikchips dann zudem immer noch grob ein dreiviertel Jahr später als bei ersten Smartphone-SoCs. Erste 10nm-Grafikchips von TSMC sind also kaum vor Anfang 2018 zu erwarten (wahrscheinlich der Volta [2]-Chip GV100), erste 7nm-Grafikchips von TSMC nicht vor dem Sommer 2019 (möglicherweise AMDs Navi-Serie [3]).

Trotzdem sind TSMCs Zeitplanungen sehr aggressiv, faktisch kommt innerhalb von nur drei Jahren zuerst die 10nm- und nachfolgend die 7nm-Fertigung. Sowohl die 16nm- als auch die 10nm-Fertigung werden damit bei TSMC innerhalb von nur grob anderthalb Jahren abgelöst werden (wie dies bei der 7nm- zur 5nm-Fertigung wird, steht noch nicht fest). Jenen aggressiven Zeitplan erkauft sich TSMC allerdings durch einen etwas zurückgedrehten Technologie-Fortschritt: Während man für einen Vollnode üblicherweise eine Packdichte sowie einen Stromverbrauch von jeweils -50% annehmen kann (weil ohne -50% beim Stromverbrauch kann man -50% Packdichte bei größeren, stromfressenden Chips nicht voll ausnutzen), sind die 10nm- und 7nm-Fertigungen von TSMC in dieser Frage leicht abgespeckt: Bei TSMCs 10nm-Prozeß gibt es zwar eine Packdichte von -50% zu 16FF+, aber der Stromverbrauch liegt bei nur -40%. Dies wird Spitzen-Grafikchips behindern, welche dann die belegte Chipfläche etwas reduzieren müssen, um nicht beim Stromverbrauch über allgemein anerkannte Werte hinauszugehen (gerade für Profi-Lösungen relevant).

TSMCs 7nm-Prozeß ist sogar deutlich weniger fortschrittlich: Die Packdichte sinkt nur um -38,5%, dafür gibt es auch nur -35-40% weniger Stromverbrauch (jeweils zur 10nm-Fertigung). Dies entspricht sicherlich nicht mehr dem Status eines Vollnodes, sondern sieht gemäß der derzeit offerierten technischen Daten eher wie ein "Dreiviertel-Node" aus. Wie an dieser Stelle schon einmal prophezeit, erkauft sich TSMC seine sehr aggressive Fertigungsverfahren-Roadmap mit einem bewußt dafür abgeschwächten technischen Fortschritt. Dabei macht das angebotene Gesamtpaket immer noch Sinn, sind die Fortschritte ausreichend hoch für eine Benutzung des jeweils neueren Fertigungsverfahrens – nur Grafikchips mit glatt verdoppelter Performance lassen sich hieraus dann kaum noch (10nm-Fertigung) bzw. ganz sicher nicht mehr (7nm-Fertigung) ziehen. Im Smartphone-Segment existiert hingegen kein so großer Druck mehr, unbedingt so viel wie möglich Chipfläche zu belegen – damit führt der abgeschwächte technische Fortschritt von TSMC zukünftigen Fertigungsverfahren dort zu keinerlei Einbußen.

Explizit bezogen auf nVidias zukünftige Grafikchips – welche aller Voraussicht nach weiterhin primär von TSMC kommen werden – lassen sich hieraus zwei Aussagen ableiten. Erstens einmal sind in der 10nm- und ganz besonders der 7nm-Generation damit nicht mehr (nahezu) Performance-Verdopplungen für im gleichen Marktsegment angebotene Grafiklösungen zur jeweiligen Vorhergänger-Generation zu erwarten. Dies dürfte nVidia im geschäftlichen Sinne allerdings weniger stören, denn es kommt trotzdem noch ein sehr großer Performancesprung heraus – und dafür kommen die jeweiligen TSMC-Fertigungsverfahren schneller hintereinander, kann nVidia also in schneller Folge neue Produkte anbieten. Rein geschäftlich ist es sogar sinnvoller, die Performancesprünge eher kleiner zu machen und dafür einfach mehr Produkt-Generationen anzubieten – dies belebt den Markt respektive die Geschäftszahlen der Hersteller, selbst wenn die Grafikkarten-Käufer natürlich lieber um so größere Performancesprünge sehen würden.

Und zweitens läßt sich aus den offerierten technischen Daten zur 10nm- und 7nm-Fertigung von TSMC nicht erkennen, das der 10nm-Prozeß in irgendeiner Form ein "ungeliebtes Kind" wäre, sowie jener Prozeß nur eine "Übergangslösung" mit kurzzeitiger Verwendung sei. Selbiges wird ganz gern einmal zu TSMCs 10nm-Prozeß geschrieben – auch resultierend aus dem Punkt, das GlobalFoundries diesen gleich gar nicht erst auflegen wird [4] (dies allerdings eher aus Gründen einer bewussten Straffung der GlobalFoundries-Entwicklungsausgaben). Doch bei TSMC liegen zwischen 16nm und 10nm sowie zwischen 10nm und 7nm anscheinend dieselben Zeitspannen von jeweils grob anderthalb Jahren – und von den technischen Daten her ist der TSMC 10nm-Prozeß (im Vergleich zu 16FF+) sogar technologisch fortschrittlicher als der TSMC 7nm-Prozeß (im Vergleich zu 10nm). Es ist daher kein Grund zu sehen, wieso die Grafikchip-Entwickler nicht vollständige Grafikchip-Portfolios unter der 10nm-Fertigung von TSMC auflegen sollten. Nur AMD könnte hierbei wegen der Verbundelung mit GlobalFoundries eventuell ganz oder teilweise passen – aber nVidia sollte angesichts dieser technischen Daten TSMCs 10nm-Prozeß ganz problemlos und sogar durchgehend benutzen.