Một thế giới băng và lửa: Quy trình tiên tiến 3nm được các nhà sản xuất săn đón nhưng liệu nó có thể cứu được thị trường điện thoại di động?

Apple đã phát hành dòng iPhone 15 vào ngày 13 tháng 9. Trong số đó, mẫu iPhone 15 Pro cao cấp lần đầu tiên được trang bị A17 Pro. Chip xử lý 3nm TSMC này áp dụng thiết kế 6 lõi, trong đó có 2 lõi hiệu suất cao và 4 lõi tiết kiệm năng lượng cao. Nó tích hợp 19 tỷ bóng bán dẫn, cải thiện 10% hiệu suất đơn luồng và tăng tốc độ xử lý đồ họa lên 20%.

Để tăng cường chơi game, chip mới hỗ trợ công nghệ dò tia, cho phép đồ họa mượt mà hơn và độ chính xác màu được cải thiện. Apple nhấn mạnh đây là chip SoC điện thoại di động đầu tiên trong ngành sử dụng quy trình 3nm. Sự ra mắt của 3nm đánh dấu sự gia nhập thế hệ chip di động mới vào thị trường điện tử tiêu dùng. Tuy nhiên, thị trường đang trong tình trạng băng giá: các nhà sản xuất lớn đang cạnh tranh về công nghệ tiên tiến 3nm và năng lực sản xuất, nhưng thị trường cuối cùng yếu kém và trải nghiệm người dùng tổng thể đã làm suy yếu tầm ảnh hưởng của họ.

3nm có thể cứu được thị trường điện thoại di động không? A17Pro chưa cải thiện nhiều

Dữ liệu của Counterpoint cho thấy trong quý 2 năm 2023, doanh số bán điện thoại thông minh toàn cầu giảm 8% so với cùng kỳ năm ngoái và 5% theo quý. Chúng đã giảm trong 8 quý liên tiếp, điều này cũng cho thấy nền kinh tế yếu kém và thiếu nhu cầu nghiêm trọng ở thị trường này. Điện thoại thông minh là một trong những thị trường cạnh tranh khốc liệt nhất đối với các thương hiệu và chip SoC được cài đặt trong đó đã trở thành chìa khóa để cạnh tranh trong các thiết bị di động. Các nguồn tin thị trường cho biết hiệu suất của chip A17Pro mới được sử dụng trong dòng iPhone 15 Pro mới nhất sẽ quyết định thành công tiềm tàng của SoC 3nm, điều này có thể rất quan trọng trong việc thúc đẩy thị trường điện thoại di động phát triển vào năm 2024. rất nhiều chỗ để cải thiện về mức tiêu thụ điện năng. Về dữ liệu benchmark, A17Pro của Apple đã vượt qua chip A16 thế hệ trước và Snapdragon 8Gen2 của Qualcomm ra mắt năm 2022, đồng thời các lõi CPU lớn nhỏ bên trong cũng hoạt động tốt. Mặt khác, một số bài kiểm tra benchmark đã phát hiện ra rằng khi chip A17Pro hoạt động ở hiệu suất tối đa, mức tiêu thụ điện năng của nó vượt quá tiêu chuẩn sản phẩm thế hệ trước và thậm chí còn gần bằng Snapdragon 8Gen1 vốn gặp vấn đề quá nhiệt. Apple lần này đã thực hiện những thay đổi lớn đối với kiến ​​trúc GPU và tăng số lượng lõi, nhưng vẫn hầu như không bắt kịp thông số kỹ thuật của GPU Snapdragon 8Gen2, điều này cho thấy Apple vẫn còn chỗ để cải thiện về mặt này.

Những người chơi quen thuộc với SoC di động đã chỉ ra rằng sự thất vọng với A17Pro chủ yếu bắt nguồn từ quá khứ khi các SoC di động nâng cấp quy trình sản xuất của họ, chẳng hạn như chuyển từ 7nm lên 5nm. Cả hiệu suất và hiệu quả sử dụng năng lượng đều được cải thiện đáng kể, nhưng lần này điều đó không rõ ràng. Ngoài ra, việc giảm mức tiêu thụ điện năng của SoC di động luôn là một trong những thế mạnh của Apple. Tuy nhiên, lần này, không chỉ việc cải thiện hiệu suất tương đối hạn chế mà mức tiêu thụ điện năng ở hiệu suất tối đa cũng rất cao, làm tiêu tan hy vọng của mọi người rằng quy trình 3nm có thể cải thiện đáng kể SoC di động.

3nmĐiện thoại di độngĐược hỏi 5quá nóng, TSMC hay Apple phải chịu trách nhiệm?

Trước khi phát hành chip 3nm của TSMC, đã có tin đồn rằng Apple đã ký thỏa thuận độc quyền với TSMC để chịu chi phí cho những con chip bị lỗi. Cụ thể, TSMC sẽ không tính phí cho Apple toàn bộ chi phí sản xuất tấm wafer chứa hàng trăm con chip. Thay vào đó, họ chỉ tính phí công ty đối với "những con chip tốt đã được biết đến" mà hiệu suất 3nm của TSMC đã đạt tới 70% -80%. TSMC cũng được hưởng lợi từ việc Apple sẵn sàng hỗ trợ phát triển chip mới của hãng. Đáp lại, TSMC trả lời bằng cách không bình luận về hoạt động kinh doanh với một khách hàng nào, đồng thời nhấn mạnh rằng sản lượng và tiến độ 3nm là tốt.

Gần đây đã có những báo cáo cho rằng chip 3nm của TSMC đã khiến các mẫu iPhone 15 Pro quá nóng, thậm chí đến mức không thể cầm được trong một số trường hợp. Nhà phân tích Ming-Chi Kuo cho rằng vấn đề quá nhiệt của mẫu iPhone 15 Pro không phải do chip A17 Pro không liên quan gì đến tiến trình 3nm của TSMC mà là do thiết kế hệ thống tản nhiệt bên trong và bề mặt titan mới. Tuy nhiên, điều này cũng ảnh hưởng tới trải nghiệm của người dùng. Trừ khi Apple giảm hiệu năng của chip A17Pro, nếu không thì cũng sẽ gây thiệt hại gián tiếp đến hiệu năng của chip 3nm của TSMC.

3nm sẽ là quy trình tiên tiến đã được cạnh tranh gay gắt trong một thời gian dài

Các nhà sản xuất điện thoại thông minh, nhà máy không có nhà sản xuất, xưởng đúc wafer và thiết bị bán dẫn các nhà sản xuất vẫn đang theo đuổi các quy trình tiên tiến. 3nm được kỳ vọng sẽ mang lại những thay đổi lớn cho thị trường bán dẫn trong thập kỷ tới. “Ít nhất là đến năm 2030, quy trình 3nm sẽ trở thành quy trình chủ đạo cho các công ty sản xuất chip.” Một người trong ngành bán dẫn cho biết. “Nếu các nhà sản xuất chip thất bại trong cuộc đua này, sẽ khó có thể lội ngược dòng trong tương lai”. Các nhà sản xuất chip phải giành được chiến thắng quyết định trong cuộc chơi quy trình 3nm trước khi tiến tới quy trình 2nm, bởi công nghệ 2nm được coi là giới hạn vật lý của quy trình sản xuất vi mô.

Có thông tin cho rằng việc áp dụng chip 3nm bắt đầu với AP di động, tiếp theo là chip điện toán hiệu suất cao (HPC), chip trí tuệ nhân tạo (AI) và chất bán dẫn ô tô. Quy mô thị trường của nó dự kiến ​​sẽ tăng trưởng bùng nổ. Thị trường đúc 3nm sẽ có giá trị 1,2 tỷ USD vào năm 2022 và dự kiến ​​sẽ tăng hơn 20 lần lên 24,2 tỷ USD vào năm 2026.

Quy trình 3nm của TSMC đã được triển khai trên bộ xử lý ứng dụng điện thoại di động A17Pro và năng lực sản xuất 3nm vào năm 2023 dự kiến ​​sẽ do Apple đảm nhận. Samsung trở thành công ty đầu tiên trên thế giới sản xuất hàng loạt chip 3nm vào năm 2022, nhưng trọng tâm chính của hãng vẫn là chip 4nm. Intel cho biết họ sẽ bắt đầu sản xuất chip sử dụng quy trình 3nm vào năm 2024, đồng thời có thể sử dụng TSMC và các dịch vụ đúc IFS của riêng mình để sản xuất song song.

TSMC coi chuỗi quy trình 3nm là một nút quan trọng và lâu dài đối với công ty. Theo báo cáo, sản lượng quy trình 3nm của xưởng đúc hiện dự kiến ​​là khoảng 65.000 tấm wafer. Tuy nhiên, do đơn đặt hàng ban đầu cho iPhone 15 Pro sẽ thấp hơn so với mẫu trước đó nên sản lượng quy trình 3nm trong quý 4 khó có thể đạt được 80.000-100.000 tấm wafer như dự kiến ​​trước đó. Tuy nhiên, chuỗi cung ứng tiết lộ rằng số lượng tape-out 3nm mới (Tape-Out) của TSMC đã tăng vọt và các khách hàng lớn sẽ tăng sản lượng trong năm tới và năm sau. Công suất sản xuất hàng tháng dòng 3nm (bao gồm N3E) của TSMC sẽ tăng lên 100.000 chiếc vào nửa cuối năm tới.

TSMC cũng đang hợp tác với MediaTek. MediaTek gần đây đã thông báo rằng họ sẽ sử dụng công nghệ xử lý 3nm của xưởng đúc để phát triển sản phẩm chủ lực Dimensity SoC của mình. Dự kiến, họ sẽ bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 3nm đầu tiên vào nửa cuối năm 2024. Các nguồn tin trong ngành cho biết, ngoài Apple và MediaTek, AMD, Nvidia, Qualcomm và Intel cũng đã xác nhận rằng họ sẽ giới thiệu quy trình dòng N3.

3nm sẽ tiếp tục được tối ưu hóa. Lấy TSMC làm ví dụ, nút quy trình 3nm đầu tiên N3B sẽ bắt đầu sản xuất hàng loạt vào nửa cuối năm 2022, củng cố quy trình 3nm (N3E) sẽ được sản xuất hàng loạt vào nửa cuối năm 2023 và sẽ có quy trình mở rộng 3nm sau đó. Tổng cộng có 5 quy trình bao gồm N3B, N3E, N3P, N3S và N3X.

Chuyên gia chip @mobile tố giác cho biết chip A17Pro của Apple sử dụng quy trình 3nmN3E của TSMC, tương đối đắt tiền nên hậu tố tên lần đầu tiên sử dụng từ “Pro”. Phiên bản tiêu chuẩn của Apple iPhone 16 ra mắt vào năm 2024 dự kiến ​​sẽ được trang bị chip Apple A17 mới và sẽ được sản xuất theo quy trình N3B chi phí thấp hơn.

Nhu cầu không đủ đối với thiết bị đầu cuối 3nm có thể dẫn đến đơn đặt hàng thiết bị in thạch bản ASMLEUV giảm mạnhTAGPH 24

Mặc dù 3nm là quy trình tiên tiến mà các nhà sản xuất lớn đang cạnh tranh, nhưng vẫn có sự khác biệt về phản xạ trên thiết bị đầu cuối và nhu cầu sẽ bị ảnh hưởng bởi những biến động của thị trường. Khả năng và sản lượng sản xuất hàng loạt 3nm của TSMC sẽ cải thiện trong năm tới, nhưng SoC di động phải đối mặt với việc nâng cấp trì trệ và điều mà một số người gọi là "hiệu suất vượt trội", làm suy yếu vai trò là điểm bán hàng cho các thiết bị di động như điện thoại di động.

Nhà phân tích Ming-Chi Kuo của Tianfeng Securities đã chỉ ra trong một báo cáo khảo sát rằng nhu cầu yếu đối với các sản phẩm phần cứng của Apple vào năm 2024 dự kiến ​​sẽ gây ra phản ứng dây chuyền và ảnh hưởng đến các nhà sản xuất chip. Dự kiến ​​số lượng đơn đặt hàng thiết bị máy in thạch bản UV ASMLE sẽ giảm đáng kể 30% trong năm tới.

Ming-Chi Kuo cho biết ASML có thể giảm đáng kể lô hàng máy in thạch bản EUV từ 20% đến 30% vào năm 2024 vì nhu cầu về chip 3nm từ Apple và Qualcomm thấp hơn dự kiến. Hiện tại, lượng xuất xưởng MacBook và iPad sẽ giảm đáng kể lần lượt khoảng 30% và 22% vào năm 2023, xuống còn 17 triệu và 48 triệu chiếc. Nguyên nhân dẫn đến sự sụt giảm đáng kể là sự chấm dứt của văn phòng tại nhà và sự sụt giảm dần sức hấp dẫn của các sản phẩm mới Apple Silicon và Mini-LED đối với người tiêu dùng. Hướng tới năm 2024, việc MacBook và iPad thiếu đà tăng trưởng không có lợi cho nhu cầu sử dụng chip 3nm.

Ming-Chi Kuo cũng bày tỏ quan điểm của mình về Qualcomm. Ông tin rằng nhu cầu 3nm của Qualcomm vào năm 2024 sẽ thấp hơn dự kiến ​​vì Huawei sẽ ngừng mua chip Qualcomm. Ngoài ra, Samsung cũng sẽ phát triển SoC Exynos2400 của riêng mình cho các ứng dụng điện thoại di động của riêng mình. Nhu cầu về các nút GAA 3nm của Samsung và Intel20A của Intel (tương đương với 3nm của TSMC) thấp hơn dự kiến; Samsung, Micron và SK Hynix sẽ không có kế hoạch mở rộng chip nhớ sớm nhất là cho đến năm 2025 đến 2027.

Tuy nhiên, sự đồng thuận của thị trường hiện nay là ngành bán dẫn sẽ chạm đáy vào nửa cuối năm 2023, nhưng cần phải theo dõi chặt chẽ xem thời điểm chạm đáy sẽ được hoãn lại sang nửa đầu năm 2024 hay nửa cuối năm.