Torniamo dopo circa sette mesi a scrivere un approfondimento sulle fonderie e su quanto ruota loro attorno. In questo lasso di tempo le notizie riguardo acquisizioni, alleanze, cambi di partnership e nuovi processi produttivi si sono susseguite molto velocemente, tanto da rendere difficile a chi non segue con costanza tale settore una visione precisa di quanto sta accadendo.
Attraverso questo quarto approfondimento vogliamo raccogliere quanto è stato detto, mettere un po' di ordine a quello che un gran numero di analisti sta cercando di predire, ed al contempo cercheremo analizzare le teorie più realistiche riguardo il futuro delle fonderie. Non va dimenticato che queste sono tanto importanti quanto le aziende fabless e i centri di design di chip in generale: non riuscire a realizzare fisicamente un chip è come non averlo mai progettato.
Intel, GlobalFoundries, Samsung, TSMC e altre fonderie minori stanno letteralmente riempiendo le home page di moltissimi siti di informatica ed hardware, sia con le loro dichiarazioni sia con le voci che ruotano loro attorno. Questo non accade perché le notizie a riguardo interessano realmente l'appassionato medio, quanto perché le decisioni sul medio-lungo termine di Intel, nVidia, AMD, Apple e molte altre vengono prese a seconda dello stato di salute delle fonderie. L'appassionato, conoscitore di Intel, nVidia, AMD, Apple e delle altre case, in maniera implicita si informa a riguardo. Spesso, però, attraverso news poco approfondite, incapaci di analizzare eventuali tematiche.
Con questo articolo speriamo di riuscire a dare a voi lettori quei mezzi per comprendere non solo lo stato attuale delle fonderie, ma anche per provare a sviluppare delle proprie opinioni a riguardo: gli analisti di settore non hanno il monopolio nel predire il futuro (detto tra noi, spesso, troppo spesso, in modo completamente errato).
Prima di parlare più approfonditamente delle fonderie dobbiamo descrivere la situazione di mercato e quali sono i clienti principali. In particolare dovremmo parlare di Apple, la quale deciderà gli spostamenti di molte produzioni.
Con un'analogia, potremmo paragonare Apple ad un Top Driver di Formula 1. Se nessun Top Driver si muove dal proprio Team, difficilmente si vedrà lo spostamento di piloti eccellenti. I soli piloti che cambieranno divisa saranno quelli dei team di fascia bassa. Se invece un Top Driver dovesse decidere di cambiare squadra, ecco che inizierebbe un gigantesco valzer di cambi di scuderia.
Oggi Apple, alla ricerca di una fonderia di alto livello per staccarsi da Samsung, ha dato il via a questo valzer. La casa di Cupertino non solo ha bisogno di una fonderia capace di garantire un progresso tecnologico di alto livello, ma anche una produzione decisamente cospicua, così da evitare eventuali problemi di approvvigionamento. Non poter consegnare i propri prodotti ai clienti perché la fonderia ha dei ritardi nelle consegne dei SoC sarebbe improponibile, soprattutto a livello di marketing. Per questo motivo FAB con livello di produzione medio, medio-basso sono state scartate a priori: no a GlobalFoundries, incapace di garantire il volume di produzione richiesto, ed incapace anche di mostrare un minimo di affidabilità tecnologica, dopo quanto è accaduto con AMD, e no a UMC e SMIC, troppo piccole per sopperire alle richieste di Apple, nonostante la loro crescita. Rimangono a contendersi il contratto solo TSMC, Intel e Samsung, ma quest'ultima è da scartare a priori, proprio perché oggi è la principale rivale della casa di Cupertino: le guerre sui brevetti hanno portato a questo divorzio.
Veniamo quindi alle due principali contendenti, e partiamo dalla fonderia taiwanese. TSMC sarebbe ben felice di avere Apple quale cliente, sia perché le permetterebbe di avere una produzione abbastanza omogenea, così da limitare le spese di adattamento dei chip (produrre 10 SoC diversi, adattandoli al proprio PP, è decisamente più costoso che produrne solo 2 o 3), sia perché avrebbe un tale quantitativo di ordini da poter lavorare sempre a pieno ritmo, così da avere un costante afflusso di liquidi da reinvestire.
L'eventuale accordo con Apple sarebbe però un problema per gli altri produttori Fabless, in quanto i wafer disponibili per i loro prodotti di ridurrebbero drasticamente di numero. La casa di Cupertino avrebbe un fabbisogno mensile di circa 65.000/70.000 Wafer con i prossimi SoC della serie A7 da prodursi con nodo 20nm FinFET, praticamente tutta la produzione teorica di TSMC. Attualmente, per fare un confronto, ad un anno dall'inizio della produzione a 28nm, TSMC è in grado di produrre circa 75.000 wafer mensili con tale nodo. Risulta ben chiaro come agli altri produttori non rimarrebbero che le briciole.
Apple, contrariamente alle voci che circolano da giorni, sarebbe comunque scettica riguardo TSMC, sia perché anch'essa ha avuto diversi problemi di produzione a 28nm, come GF ne ha avuti a 32nm, sia perché, effettivamente, la produzione potrebbe non raggiungere i livelli sperati in tempi brevi, anche se si rivelasse perfetta al 100%. Già un anno fa Apple bocciò i suoi 28nm, per affidarsi ai 32nm di Samsung, l'unica capace di garantire i volumi richiesti. TSMC, per questo, sta pensando di aprire un'ulteriore FAB negli USA, e sta ampliando la FAB 14, rendendola così la più grande al mondo, ma riuscirà a completare questi lavori in tempo per accontentare Apple?
Al contrario, Intel possiede già un consistente numero di FAB operanti a 22nm, con tecnologia TriGate, perfettamente funzionanti e sotto utilizzate. Secondo le voci che circolano, sembra che le FAB a 22nm siano utilizzate in una percentuale compresa tra il 50% e il 60%, un valore decisamente basso e che costa ad Intel notevoli perdite per il loro mantenimento. Contando che Intel possiede cinque FAB che producono a 22nm (la D1D, la D1C, le FAB 12, 28, 32), ognuna delle quali ha una capacità stimata di circa 45k Wafer al mese (225K complessivi), possiamo affermare che Apple non avrebbe problemi di forniture.
Come si è visto Apple dovrà scegliere tra queste due fonderie, sempre che Intel si decida ad aprire le proprie FAB ad altri clienti, oltre alle piccole aziende con cui sta attualmente collaborando (Achronix Semiconductor, Tabula e Netronome). Otellini è restio a compiere questo grande passo, ancorato alla vecchia visione di una Intel capace di lavorare autonomamente senza il bisogno di un esterno, ma fin dall'inizio del 2012 si sono rincorse le voci di una possibile apertura del chipmaker così da far concorrenza a TSMC e alle altre fonderie. Il principale artefice di questa svolta potrebbe essere Brian Krzanich, Chief Operating Officer e Head of Worldwide Manufacturing, ed uno dei possibili successori di Otellini. Krzanich è conscio che Intel, andando avanti su questa strada, potrebbe trovarsi ad un vicolo cieco e sta tentando di smarcare l'azienda dall'essere schiava dell'architettura x86. Intel continuerà a sviluppare CPU x86, ma potrà produrre utili anche in altri modi. Sfruttare le proprie modernissime, sottoutilizzate FAB per questo sarebbe un'ottima mossa. Anche a costo di smembrare la stessa Intel, nel caso fosse necessario.
Otellini abbandonerà lo scranno di CEO nel maggio del 2013, quindi per il momento la roadmap di Intel rimarrà pressoché congelata. Solo nella seconda metà dell'anno sapremo effettivamente cosa deciderà il nuovo CEO. Aspettando tale evento, le altre aziende Fabless non staranno certamente a guardare, e neppure le fonderie.
AMD ormai si è completamente separata da GlobalFoundries, ed anche la stessa fonderia, nonostante i maestosi proclami, non sa effettivamente cosa riuscirà a fare dal 2015 in poi. L'abbandono della FAB di Abu Dhabi, il futuro taglio degli investimenti provenienti dalla famiglia reale e i problemi nella produzione a 32nm non depongono certamente a proprio favore, ma i piani per divenire la prima fonderia ad operare a 14nm procedono spediti: riuscire o non riuscire nell'intento significherà vivere o morire quale fonderia indipendente. O tutto o nulla, anche perché Samsung sta già pensando ad una sua possibile acquisizione. Se infatti la casa coreana dovesse acquisire GF, avrebbe finalmente il passepartout per divenire la fonderia principale di AMD, e forse di molte altre case. Avrebbe il Know-How non solo per produrre SoC ARM, anche CPU x86 e GPU di alto livello.
Sono mesi che Samsung sta investendo un fiume di denaro nel miglioramento delle proprie fonderie, così da giungere prima ai 20nm, con l'obiettivo di attirare a sé i clienti di TSMC: Qualcomm, nVidia, Texas Instrumens, Calxeda e molti altri. La casa coreana vorrebbe produrre anche qualcosa di più sofisticato, come CPU e GPU, ma le manca l'esperienza, e l'acquisto di GF le permetterebbe di entrare dalla porta principale in questo settore, evitando anni di gavetta.
Nel mentre TSMC si trova attaccata da tutti i fronti. Solo recentemente i propri 28nm hanno raggiunto la piena maturità, come affermato dalla stessa nVidia, mentre i lavori per i 20nm FinFET potrebbero allungarsi, a tutto vantaggio delle già citate GlobalFoundries e Samsung.
In una tale situazione Qualcomm, nVidia e le altre aziende Fabless si stanno guardando attorno per riuscire a scorgere la soluzione migliore, almeno per i prossimi 2 o 3 anni. Non è un caso, quindi, che recentemente Qualcomm abbia stretto un accordo con Samsung e GlobalFoundries per la produzione dei propri SoC, così da ridurre la propria dipendenza da TSMC, ormai non più in grado di offrire una produzione sufficiente. Anche nVidia, storica partner di TSMC, non si preclude la strada della fonderia coreana, nel caso dovesse andare storto qualcosa con i 20nm.
Tornando ad AMD, quest'ultima si trova nella situazione più complicata. Ha una parte della produzione a 32nm SOI presso GF, una parte della produzione a 28nm presso TSMC, e vuole iniziare a produrre con nodo Bulk a 28nm nel 2013. Un'estrema suddivisione che richiederà, probabilmente, il dover collaborare almeno con due fonderie, se non tre, a tutto svantaggio dei costi e dell'efficienza, soprattutto ora che è a corto di personale. AMD dovrà scegliere con cura i propri partner, perché cambiare in corsa un processo produttivo, anche se simile (Bulk->Bulk) richiederebbe comunque la riprogettazione parziale del chip, in modo da adattarlo ai diversi macchinari di produzione.
In tutto questo, come affermato più sopra, Apple gioca la parte fondamentale. Se Intel aprirà le proprie Fab, TSMC potrà continuare come ora. Se, al contrario, Apple stringerà l'accordo con TSMC, quest'ultima vedrà l'esodo di molti clienti, e GF potrebbe vedere l'arrivo di ordini dalla stessa Apple, consapevole che TSMC non potrebbe coprirli completamente. GlobalFoundries sarebbe così capace di coprire le proprie spese di R&D, e non rischierebbe di venire assorbita da altri (Samsung in primis).
Nvidia, Qualcomm ed altre case potrebbero spostare la propria produzione di SoC quasi completamente presso Samsung, ed in parte presso UMC e GlobalFoundries. TMSC, però, consapevole che Apple è un cliente difficile, e che potrebbe rinegoziare il contratto di fornitura a suo favore in un secondo momento, si troverebbe scoperta. L'acquisto di SMIC, oggi in forte crescita, fonderia cinese con a capo Tzu-Yin Chiu, ex-dirigente di TSMC, potrebbe risultare un buon espediente per aumentare la capacità produttiva e richiamare o mantenere a sé alcuni clienti di spicco.
AMD, invece, avrebbe il suo bel da fare per decidere a chi rivolgersi, anche perché i principali processi produttivi sarebbero tutti progettati per l'ambiente mobile: i 20nm FinFET di TSMC saranno prima (2014) disponibili in formato LP (Low Power), quindi nel 2015 in formato HP (High Power). I 14nm XM FinFETdi GF saranno dedicati al mercato ultra low power, mentre i 20nm SOI saranno ancora con tecnologia planare e non 3D.
Qualunque cosa Apple ed Intel decidano, il mercato non rimarrà comunque fermo a guardare, ed anzi le fonderie continueranno a spingere sull'acceleratore dal punto di vista del processo produttivo, come hanno fatto fino ad ora.
Intel sembra abbia un leggero ritardo sui 14nm (fine 2014 – inizio 2015), come molte voci affermano, ed anche la cassa sta languendo, tanto che la casa di Santa Clara si è trovata costretta a richiedere un prestito da 6mld di dollari. Intel deve assolutamente trovare un partner danaroso con cui dividere le spese di R&D per le fonderie: Cisco e Apple sarebbero dei partner ideali. Queste sarebbero in grado di generare circa 3mld di dollari l'anno investibili nel reparto di R&D, secondo fonti statunitensi.
A fronte di questo momentaneo rallentamento, TSMC, Samsung e GlobalFoundries stanno procedendo a pieno ritmo verso i 20nm, 16nm e i 14nm FinFET. TSMC dovrebbe riuscire a produrre a 20nm per la fine del 2013 e a 16nm per la metà del 2014, Samsung dovrebbe giungere ai 20nm e ai 14nm nello stesso anno, nel 2013, mentre GF dovrebbe produrre a 14nm per l'inizio del 2014.
Se queste roadmap dovessero risultare realistiche, tutte e tre le fonderie potrebbero battere sul tempo Intel, e guadagnare notevole prestigio presso la clientela, ma ci sono notevoli ma e però che mettono in discussione questi possibili risultati.
Tutte e tre le fonderie hanno deciso di utilizzare la strategia del LeapFrog (Salto della Rana), saltando quasi a pié pari un processo produttivo, quello a 20nm. Quest'ultimo processo verrebbe utilizzato semplicemente come banco di prova per l'utilizzo della tecnologia FinFET, per poi scalare subito, appena pronti, ai 16 e 14 nanometri. Una strategia rischiosa, se qualcosa dovesse intopparsi, e che potrebbe determinare la perdita di molti miliardi di dollari di ricerche.
Questo modus operandi si rende però necessario perché sono gli stessi clienti a volerlo, come afferma il CEO di TSMC, Morris Chang: “There will be customers that will skip 20nm to get to (finFETs). I think there will be customers that will be light on one (process technology) and heavy on another”.
Il successo che sta avendo il settore mobile, con Tablet e Smartphone, richiede la realizzazione di SoC, e chip in generale, sempre meno esosi dal punto di vista energetico, ed al contempo più completi dal punto di vista delle funzionalità. Qualcomm stessa ha affermato che la Legge di Moore è morta, e che i SoC devono fornire sempre più funzionalità, e secondariamente più potenza elaborativa, mantenendo basso il consumo energetico. Inoltre, se i 16nm e i 14nm dovessero venire realizzati nei tempi prestabiliti Atom riceverebbe il colpo di grazia, risultando del tutto inadeguato a concorrere con i SoC ARM.
Riuscire a realizzare per primi SoC a 16 o 14 nm sarebbe quindi un successo clamoroso per queste fonderie. La perdita di mordente del settore PC (CPU e VGA) sta quindi determinando la direzione che queste fonderie stanno prendendo. Mentre i SoC verranno realizzati a 14nm e a 16nm, CPU e GPU saranno realizzate a 20nm o 28nm almeno fino al 2015-2016, come è possibile osservare dalle recenti roadmap di AMD e nVidia. La situazione, quindi, si ribalterà completamente rispetto a quella attuale.
Come avevamo pronosticato nell'editoriale di Maggio, la situazione per Intel si è finalmente rivelata in tutta la sua gravità: la crisi del settore PC adesso è un problema non più eludibile. Alla casa di Santa Clara serve un cliente di spicco per ammortizzare le proprie spese di R&D, decisamente ingenti.
Apple è il partner ideale, come abbiamo già scritto, e un loro matrimonio potrebbe finalmente liberare le altre Fab di un cliente assai difficile, così da allargare il mercato. Contrariamente a quanto si pensa, se Apple dovesse lasciar libere TSMC, Samsung e GlobalFoundries, queste potrebbero dedicarsi con maggiore efficacia alle aziende Fabless “minori” (e che minori comunque non sono), quali AMD, Qualcomm, nVidia e molte altre. Intel e Apple sarebbero un mondo a parte.
Al contempo le aziende Fabless potrebbero entrare nelle fonderie attraverso investimenti azionari, e queste stesse fonderie potrebbero collaborare con ancora maggiore solerzia, come avevamo scritto nell'editoriale di Marzo. Si avrebbe la riproposizione di una Guerra Fredda tra fonderie: da una parte il duo Apple-Intel (o trio Apple-Cisco-Intel), dall'altro il resto del mondo.
Investire in nuovi processi produttivi è sempre più costoso, quindi bisogna stringere delle alleanze. Aspettiamoci nei prossimi mesi annunci eclatanti, il valzer è appena giunto al suo primo giro.