Volgens het nieuws van 26 december nemen volgens Nikkei Asia, naarmate geavanceerde processen zich blijven ontwikkelen, de kosten van elk nieuw procesknooppunt toe, en wordt de stijging steeds groter. Analyse door de onderzoeksorganisatie International Business Strategies (IBS) is van mening dat de kosten van het 2nm-proces van de volgende generatie tot 50% zullen stijgen in vergelijking met het huidige 3nm-proces.Uiteindelijk zal de prijs van 2nm-wafers 30.000 dollar bedragen.

IBS schat dat de kosten voor het bouwen van een fabriek met een maandelijkse productiecapaciteit van 50.000 2 nm-wafels ongeveer 28 miljard dollar bedragen, terwijl de bouwkosten van een 3 nm-fabriek met dezelfde capaciteit ongeveer 20 miljard dollar bedragen.

Onder hen komt de kostenstijging vooral voort uit de toename van het aantal dure ASMLEUV-lithografiemachines.

Omdat het 2 nm-proces een verfijndere transistorstructuur heeft dan het 3 nm-proces, zul je, als je de oorspronkelijke productie-efficiëntie wilt behouden, onvermijdelijk geavanceerdere procesproductieapparatuur moeten gebruiken, en EUV-lithografiemachines zijn daar slechts een van. Momenteel is Apple nog steeds het enige bedrijf dat het 3nm (N3B)-proces van TSMC gebruikt om chips in massa te produceren.

IBS schat verder dat wanneer Apple tussen 2025 en 2026 chips op de markt brengt op basis van het N2-productieproces van TSMC, het verwerken van een enkele wafer van 300 mm met behulp van het N2-productieproces van TSMC ongeveer $30.000 zal kosten, hoger dan de geschatte kosten van IBS van ongeveer $20.000 voor een enkele wafer op basis van het N3-proces van TSMC.

Deze aanzienlijke stijging van de kosten per wafer zal onvermijdelijk de kosten van alle chips op basis van deze procestechnologie met een vergelijkbaar bedrag verhogen.

Bovendien is IBS ook van mening dat de productie van de huidige 3nm-chip van Apple ongeveer $50 kost. Dit kostencijfer is echter hoger dan dat gerapporteerd door een andere onderzoeksorganisatie.

Arete Research schat dat de Die (chip die)-grootte van Apple's nieuwste 3nm-proces A17Pro-chip tussen 100 mm^2 en 110 mm^2 ligt, wat consistent is met de chipgrootte van de vorige generatie A15 (107,7 mm^2) en A16 van het bedrijf (ongeveer 5% groter dan A15, ongeveer 113 mm^2).

Als de chipgrootte van de Apple A17Pro 105 mm^2 is, kan een wafer van 300 mm 586 chips bevatten, wat de kosten ongeveer $34 kost bij een onrealistisch rendement van 100% en ongeveer $40 bij een realistischer rendement van 85%.

Met $30.000 per wafer en een opbrengst van 85% bedragen de productiekosten van een enkele 105 mm^2-chip ongeveer $60, maar dit is een zeer ruwe schatting. IBS gelooft dat de productiekosten van toekomstige 2nm "Apple-chips" zullen stijgen van 50 dollar naar ongeveer 85 dollar.

Het is vermeldenswaard dat prijsconcurrentie tussen toonaangevende wafergieterijen ook van invloed zal zijn op de uiteindelijke prijs van 2nm-chips. Momenteel promoten TSMC, Intel en Samsung actief de massaproductie van het 2nm-proces.

Volgens het plan zal Intel Intel20A in de eerste helft van 2024 en Intel18A in de tweede helft van het jaar in massa produceren. Beide zullen gebaseerd zijn op RibbonFET (vergelijkbaar met GAA) transistorarchitectuur en back-side power supply (PowerVia) technologie. De verwachting is dat gerelateerde producten in de eerste helft van 2025 op de markt zullen komen.

TSMC en Samsung zijn beide van plan om in 2025 2 nm-processen op grote schaal te gaan produceren. In verhouding tot TSMC's huidige monopolie op de geavanceerde markt voor proceswafergieterijen, wordt verwacht dat Samsung en Intel op de markt zullen concurreren door middel van prijzenoorlogen, wat er ook tot op zekere hoogte toe zal leiden dat de uiteindelijke prijsstelling van 2 nm-wafels kan afwijken van het voorspellingsmodel.

Uiteraard vormen de productiekosten van een chip slechts een deel van de totale kosten van de chip. De ontwikkelingskosten van chips met geavanceerde processen zijn ook erg hoog.

Volgens IBS-voorspellingen zal een 2nm-chip alleen al 314 miljoen dollar aan softwareontwikkeling vergen, en nog eens 154 miljoen dollar aan verificatie van de chip, plus de kosten van de aanschaf van gerelateerde halfgeleider-IP, tape-outkosten en de kosten van andere ondersteunende infrastructuur en aanverwante diensten.De totale kosten kunnen oplopen tot 725 miljoen dollar.

Belangrijker nog is dat chipontwikkeling in het 2nm-proces meer high-end talenten vereist, en dergelijke high-end talenten zijn altijd schaars geweest. Directe concurrentie van fabrikanten zal verder leiden tot een stijging van de talentkosten.

Opgemerkt moet worden dat het bovenstaande voorspellingsmodel gebaseerd is op een kostenvoorspellingsmodel voor de ontwikkeling van 2nm-chips door een chipontwerpbedrijf zonder reeds bestaande intellectuele eigendomsrechten.

In werkelijkheid beschikken fabrikanten die geavanceerde proceschips zoals 2nm kunnen ontwikkelen doorgaans over een relatief grote opeenstapeling van zelfontwikkelde IP, waardoor de kosten van veel uitbestede IP zullen dalen.

Omdat EDA-fabrikanten AI-ondersteuning voor ontwerptools hebben toegevoegd, zal AI bovendien complexe ontwerpprocessen kunnen automatiseren en de optimalisatie en verificatie van chips kunnen versnellen, waardoor de chipkosten worden verlaagd.