3nm-Chip-Engpass: iPhone 15 Pro und Ultra einzige Profiteure?

Die weltweit führende Chip-Foundry, TSMC, hat laut einem Bericht von EE Times Schwierigkeiten, die Nachfrage nach 3nm-Chips von Apple zu erfüllen. Apple ist TSMCs größter Kunde und macht 25 % des Umsatzes aus. In diesem Jahr hat Apple angeblich die gesamte 3nm-Produktion von TSMC aufgekauft und plant, die 3nm A17 Bionic-Chipsätze mit dem iPhone 15 Pro und iPhone 15 Ultra auf den Markt zu bringen.

Was macht 3nm-Chips so besonders?

Die Bedeutung von kleineren Prozessknoten

Je kleiner der Prozessknoten, desto kleiner sind die Merkmale eines Chips, einschließlich der Transistoren. Kleinere Transistoren ermöglichen es, mehr von ihnen in einem Chip unterzubringen, was wichtig ist, weil ein höherer Transistorzähler zu einer höheren Leistung und Energieeffizienz führt.

Vergleich von Transistorzahlen

Als Beispiel: Die iPhone 11-Reihe wurde 2019 veröffentlicht und von dem 7nm A13 Bionic angetrieben, der 8,5 Milliarden Transistoren pro Chip enthielt. Die iPhone 14 Pro-Modelle des letzten Jahres wurden von dem 4nm A16 Bionic SoC mit 16 Milliarden Transistoren angetrieben.

Warum sind 3nm-Chips so teuer?

Hohe Kosten für Siliziumwafer

Der A17 Bionic, der die Premium-iPhone-15-Modelle in diesem Jahr antreiben wird, wird auf dem 3nm-Knoten hergestellt und könnte mehr als 20 Milliarden Transistoren enthalten. Das iPhone 15 Pro und iPhone 15 Ultra könnten die einzigen beiden Smartphones von einer großen Marke sein, die in diesem Jahr einen 3nm-Chip verwenden. Einer der Gründe dafür sind die Kosten. Da der Preis für jeden Siliziumwafer, der für die 3nm-Chipproduktion verwendet wird, bei etwa 18.000 Euro liegt, ist der Umstieg auf 3nm in diesem Jahr eine teure Angelegenheit, insbesondere da sich die Ausbeuten noch verbessern.

TSMC und Samsung im Wettbewerb um 3nm-Führung

TSMCs CEO über die 3nm-Produktion

TSMC-CEO C.C. Wei sagte kürzlich in einer Telefonkonferenz mit Analysten: “Unsere 3-nm-Technologie ist die erste in der Halbleiterindustrie, die in großen Mengen und mit guter Ausbeute produziert wird. Da die Nachfrage unserer Kunden nach N3 (TSMCs 3nm-Produktion) unser Angebot übersteigt, erwarten wir, dass N3 im Jahr 2023 voll ausgelastet sein wird, unterstützt von HPC (High-Performance Computing) und Smartphone-Anwendungen.”

3nm-Umsatzbeitrag im dritten Quartal erwartet

Der CEO fügte hinzu: “Ein bedeutender N3-Umsatzbeitrag wird im dritten Quartal erwartet, und N3 wird im Jahr 2023 einen mittleren einstelligen Prozentsatz unseres gesamten Wafer-Umsatzes ausmachen.” Der bedeutende N3-Umsatzbeitrag, den Wei im Q3 sieht, hängt mit der Veröffentlichung der Premium-iPhone-Modelle für 2023 zusammen.

Intel tritt dem Kampf um Prozessknotenführerschaft bei

Während TSMC und Samsung die beiden weltweit führenden Chip-Foundries sind, hat sich Intel dem Kampf angeschlossen und verspricht, die Prozessknotenführerschaft im Jahr 2025 zurückzugewinnen. Derzeit gehört die Krone TSMC. Mehdi Hosseini, Senior Equity Research Analyst bei Susquehanna International Group, sagt: “TSMC bleibt unserer Meinung nach die bevorzugte Foundry-Wahl für führende Prozessknoten, während Samsung Foundry noch keine stabile Spitzentechnologie demonstriert hat und IFS [Intel Foundry Services] noch Jahre von einer wettbewerbsfähigen Lösung entfernt ist.”

Ausbeute für A17 Bionic und M3 bei 55 % – ein guter Wert in der Produktionsphase

Neben dem A17 Bionic wird TSMC auch den M3-Chip von Apple auf dem 3nm-Knoten produzieren. Brett Simpson, Senior Analyst bei Arete Research, sagte in einem Bericht, der EE Times zur Verfügung gestellt wurde: “Wir glauben, dass TSMC in der ersten Hälfte des Jahres 2024 auf normale Wafer-basierte Preise bei N3 mit Apple umsteigen wird, bei durchschnittlichen Verkaufspreisen von etwa 16000-15456.06 euro. Derzeit liegen die N3-Ausbeuten von TSMC für A17 und M3-Prozessoren bei etwa 55 % [ein gesunder Wert in dieser Phase der N3-Entwicklung], und TSMC scheint auf Kurs zu sein, die Ausbeuten um etwa 5+ Punkte pro Quartal zu steigern.”

Zukunftspläne: 2nm-Produktion ab 2025

In der Chipindustrie gibt es keine Zeit zum Ausruhen, denn man muss immer vorausschauen. Mit 3nm, die in diesem Jahr für das iPhone kommen, wird die 2nm-Produktion im Jahr 2025 beginnen. TSMC-CEO Wei sagt: “Bei N2 beobachten wir ein hohes Maß an Kundeninteresse und Engagement. Unsere 2-nm-Technologie wird die fortschrittlichste Halbleitertechnologie in der Branche sein, sowohl in Bezug auf Dichte als auch auf Energieeffizienz, wenn sie eingeführt wird, und wird unsere Technologieführerschaft weit in die Zukunft hinein weiter ausbauen.”

Fazit

Trotz Apples 3nm-Geschäft könnte das Jahr 2023 für TSMC schwierig werden, und der Umsatz könnte in diesem Jahr zum ersten Mal seit einem Jahrzehnt sinken. Der Umsatz könnte gegenüber dem Vorjahr um einen mittleren einstelligen Prozentsatz zurückgehen.

Der Apple A17 Bionic hat eine Die-Größe im Bereich von 100-110 mm², was eine Produktion von 620 Chips pro Wafer ermöglicht. Bei einer Die-Größe von 135-150 mm² beträgt die Ausbeute von TSMC für den Apple M3 450 Chips pro Wafer.

Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das iPhone 15 Pro und iPhone 15 Ultra möglicherweise die einzigen Smartphones einer großen Marke sein werden, die in diesem Jahr einen 3nm-Chip verwenden. Die hohen Kosten und die begrenzte Verfügbarkeit der 3nm-Chips könnten andere Hersteller davon abhalten, in diesem Jahr auf diese Technologie umzusteigen. TSMC steht jedoch vor Herausforderungen wie sinkenden Umsätzen und einem intensiven Wettbewerb mit Samsung und Intel.

In den kommenden Jahren wird die Chipindustrie weiterhin technologische Fortschritte machen, wobei 2nm-Chips bereits ab 2025 erwartet werden. Die Zukunft der Halbleitertechnologie bleibt spannend und wird sicherlich viele Innovationen und Verbesserungen in den Bereichen Leistung und Energieeffizienz bieten.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Was sind die Vorteile von 3nm-Chips?

3nm-Chips bieten eine höhere Leistung und Energieeffizienz im Vergleich zu Chips mit größeren Prozessknoten. Durch die Verkleinerung der Transistoren können mehr Transistoren auf einem Chip untergebracht werden, was zu einer höheren Rechenleistung und einer verbesserten Energieeffizienz führt.

Warum sind 3nm-Chips teurer?

Die Produktion von 3nm-Chips ist aufgrund der höheren Komplexität und der Anforderungen an die Fertigungstechnologie teurer. Der Preis für einen Siliziumwafer, der für die 3nm-Chipproduktion verwendet wird, liegt bei etwa 18.000 Euro, was für viele Smartphone-Hersteller eine teure Investition darstellt.

Welche Smartphones werden in diesem Jahr 3nm-Chips verwenden?

Laut Berichten wird Apple seine Premium-iPhone-Modelle iPhone 15 Pro und iPhone 15 Ultra in diesem Jahr mit 3nm A17 Bionic-Chips ausstatten. Es ist möglich, dass diese beiden Modelle die einzigen Smartphones einer großen Marke sind, die in diesem Jahr einen 3nm-Chip verwenden.

Wie steht es um die Verfügbarkeit von 3nm-Chips?

TSMC, der weltweit führende Halbleiterhersteller, hat Probleme, die Nachfrage nach 3nm-Chips von Apple zu decken. Apple hat angeblich die gesamte 3nm-Produktion von TSMC für dieses Jahr geblockt, was zu einer eingeschränkten Verfügbarkeit für andere Smartphone-Hersteller führt.

Was sind die zukünftigen Entwicklungen in der Halbleitertechnologie?

Die Chipindustrie arbeitet kontinuierlich an der Entwicklung fortschrittlicherer Technologien. Die 2nm-Produktion wird voraussichtlich im Jahr 2025 beginnen, wobei TSMC plant, seine Technologieführerschaft in der Branche auszubauen. Die zukünftigen Entwicklungen werden wahrscheinlich weitere Verbesserungen in den Bereichen Leistung und Energieeffizienz bringen.