TSMC gaat stoppen met productie op 150mm-wafers voor oudere nodes

TSMC gaat over een paar jaar stoppen met chipproductie op 150mm-wafers. De Taiwanese chipmaker heeft momenteel nog een enkele chipfabriek die dergelijke wafers gebruikt voor het maken van chips op oudere procedés.

TSMC zegt dat de chipproductie op 150mm-wafers in de komende twee jaar geleidelijk wordt uitgefaseerd, schrijft Reuters. Ook de productie op 200mm-wafers zal in de komende tijd verder geconsolideerd worden. De chipmaker zegt dat het besluit is genomen na een 'uitgebreide evaluatie' en dat het is gebaseerd op 'marktomstandigheden'. TSMC werkt samen met zijn klanten om 'een soepele overgang te garanderen'.

De chipfabrikant heeft momenteel één 150mm-fabriek, naast vier 200mm-fabrieken in Taiwan en twee in het buitenland. Die fabrieken worden gebruikt voor het produceren van chips op oudere procedés. De fabrikant zegt niet concreet welke productieprocessen gebaseerd zijn op 150mm-wafers.

Het bedrijf zegt ook niet wat er gaat gebeuren met Fab2, de huidige 150mm-chipfabriek van TSMC. Lokale media zeggen dat de fabriek wordt omgebouwd tot een faciliteit voor geavanceerde packaging, meldt Focus Taiwan. In dergelijke fabrieken worden losse chip-dies geassembleerd tot een werkend geheel. De vraag naar geavanceerde packaging is in de afgelopen jaren fors gestegen; onder andere de AI-datacenterchips van Nvidia en AMD vergen dergelijke geavanceerde packaging, waarbij vaak meerdere chiplets onderling met elkaar worden verbonden.

TSMC's Fab2-chipfabriek. Bron: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd

Reacties (25)

[laurxp]

Voor context:

Alle moderne (na ~2002) chips worden gemaakt met wafers van 300mm (12"). Het gaat hier dus om een paar fabrieken die verschrikkelijk oude processen gebruiken, en daardoor dus voornamelijk worden gebruikt voor de eenvoudigste en goedkoopste chips. Deze fabrieken zullen relatief weinig omzet en al helemáál weinig winst opleveren, dus het is voor TSMC erg aantrekkelijk om de productieprocessen te versimpelen door alles te focussen op één formaat wafer.

De chipmerken die gebruik maken van deze fabrieken kunnen in theorie relatief eenvoudig overstappen naar grotere wafers, maar het is nog maar de vraag of dat voor hun het geld waard is. Een flink deel van de kosten zit namelijk in de (eenmalige) productie van dingen als masks. Bij een oudere en minder populaire chip is het geen probleem om af en toe de masks af te stoffen en wat wafers te draaien, maar een compleet nieuwe set masks maken is dan toch wel een flinke investering...

[Hans1990]

Het is al een aanname dat er enkel oude ontwerpen op deze processen worden geproduceerd.

Er zijn flink wat circuits die simpelweg niet schalen met feature size. Op moderne digitale chips is SRAM daar bijvoorbeeld 1 van, en die cells worden o.a. toegepast voor het bouwen van caches op CPUs of GPUs. Met moderne packaging en grotere caches is het aantrekkelijk om die te produceren op een losse chip met een wat ouder & goedkoper process.

Maar eigenlijk ging mijn gedachte naar circuits buiten het digitale domein. Analoog in CMOS of andere processen (BJT) gebruiken zelden de kleinste feature sizes. Transistors gaan dan namelijk veel stroom lekken, of krijgen vervelende 2nd or 3rd order effecten. Bovendien wil je dat bepaalde parameters van het substraat stabiel zijn omdat circuits bijvoorbeeld gematched moeten zijn. Om die matching optimaal te krijgen, dan wil je dat bepaalde parameters van een transistor op z'n minst goed gekarakteriseerd zijn (al is het enkel de spreiding).

Ik kan mij zomaar voorstellen dat het eenvoudiger is om dit process te bewaken op een 150mm wafer ipv 200mm of 300mm. (Bvb de doping op het silicon materiaal, met bvb typisch verloop in X/Y richting over het substraat)
Met deze kennis kan men namelijk symmetrische chip structuren ontwerpen die zulke mismatching/verloop tegen elkaar laten uitwerken.

Echter, geen idee wat voor ontwerpen TSMC door deze fabs laat gaan, en of deze klantengroep prioriteit voor ze heeft. De fabrikanten van analoge ICs hebben namelijk vaak ook hun eigen fabs. En die werken vaak ook op 150mm of 200mm wafers.

[Reactie gewijzigd door Hans1990 op 12 augustus 2025 23:57]

[dmantione]

Voor specialistische kan dit zeer vervelend zijn: Die chips worden in kleine oplages geproduceerd. Ze overhevelen naar een nieuwe proces betekent dat in die oude chips geïnvesteerd moeten worden, maar ook de schaal is anders: een 300mm-wafer is duurder dan een 150mm-wafer. De prijs per chip kan goedkoper zijn, maar dan moet je wél al die chips kunnen verkopen.

Het is vrij plausibel dat veel chips die minder hard lopen van de markt gaan verdwijnen en dat gaat weer betekenen dat veel apparaten uit productie gaan. Als er alternatieven zijn prima, maar het zijn vaak juist apparaten die op kleine schaal geproduceerd worden die zo niet meer gemaakt kunnen worden.

[Jorah_Newstone]

Dat lijkt me dan toch ook prima, soms moet je vooruit. Je kunt wel eeuwig op Windows XP blijven draaien. Maar soms is het toch echt tijd om in iets nieuws te investeren en te upgraden.

[Klaus_1250]

Niewere nodes zijn niet geschikt voor alle toepassingen.

Chips voor luchtvaart, militaire en ruimtevaart doeleinden zullen relatief lage oplages hebben en op oudere nodes worden geproduceerd. Die zijn minder vatbaar voor kosmische straling e.d. Kleiner is niet altijd beter.

[dmantione]

Dit gaat niet over Windows XP, dat kan namelijk tegen lage kosten vervangen worden. Het gaat om nieuwe apparatuur die nu nog te koop is, maar waarvan nieuw ontwikkelen peperduur is. Als jouw tandarts een bepaald instrument niet meer kan kopen, krijg jij een slechtere behandeling.

[Robbierut4]

De prijs per chip kan goedkoper zijn, maar dan moet je wél al die chips kunnen verkopen.

Zelfs als je al een mask hebt lijkt het me niet dat je TSMC kunt bellen van he, doe ff 1 wafer met chips voor ons, thanks. Er zal een minimum order aan vast zitten toch?

Dat zal bij 300mm ook zijn, maar toch.

Verder gaan dit soort chips ook niet echt kapot als ze op een plank liggen, dus naast de eenmalige investering van de productie kun je het gewoon langzaam verkopen.

[florizla]

Wafers zitten in dozen van 25 stuks, dat heet een lot. Typisch bestel je ze dus per 25. Nu is een 150mm wafer niet zo duur, een lot zal geen 15000 Euro kosten.

[NEO256]

Oh jee, hadden we maar in meer bedrijven geinvesteerd als alleen maar 1 bedrijf in Taiwan, hoe hadden we dit niet kunnen zien aankomen?

</sarcasme>

Wat je zegt is helemaal waar, maar kapitalistische markt gaat voor winst maximalisatie, wat in 9 van de 10 gevallen geen probleem is, maar je hebt hier iets te pakken waar dus wel wat te zeggen valt over het open houden van niet perfect chip productie die niet bleeding edge is.

nieuws: Belgische chipmaker BelGaN vindt geen geschikte koper en sluit zijn deuren

Een bedrijf zoals in dit artikel zou het wellicht wel kunnen, maar vervolgens weet ik niks over de schaal / prijs verhoudingen.

TSMC wil het niet meer maken, het is niet rendabel voor hen, wil niet zeggen dat het rendabel is voor chip makers die wat achterlopen om dan die markt te gaan bedienen.

[downtime]

Hoe groot is dat probleem? Kun je die masks niet gewoon meenemen naar een andere leverancier die nog wel dat oude procede levert? Of is dat specifiek voor het productieproces van TSMC en betekent een nieuwe leverancier ook dat je nieuwe masks moet maken?

[Vorlon]

Eigenlijk nog een paar stappen ervoor. Je moet je complete layout opnieuw doen met de libraries van het bewuste proces. En daarna dus ook alle verificatie en alle timing. Ik heb dat voor een 130nm proces weleens gedaan van tsmc naar smic. Maar dan kan je net zo goed gelijk naar een 90nm node gaan.

[necessaryevil]

Oh, dat overzetten van je chipontwerp naar een andere fabrikant is dan eigenlijk best nog wel ingewikkeld. Ik had verwacht dat een andere chip-bakker misschien nog wel dezelfde machines zou hebben, er zijn toch ook niet zoveel verschillende fabrikanten van lithografie-machines?

Als ik het als leek zo een beetje leest dan lijkt het meer of je de machine huurt van toko's als TSMC, het is meer als gewoon het recept doorgeven.

Verder vraag ik me nu ook af of fabrikanten van 'gewone' (relatief simpele) chips eigen apparatuur hebben. Ik bedoel fabrikanten zoals Texas Instruments, Analog Devices, Infineon.... Ik zit te denken aan chips die bulk hooguit enkele dollars kosten.

[NEO256]

Je huurt / koopt runs. Je levert een chip ontwerp aan op het procede wat TSMC ondersteund.
Er komen test runs etc, om de boel te tunen, daar komen samples uit en krijg je als inkoper inzicht in hoe het spul zich verhoudt, yields zijn een van de belangrijkste en dan kun je beginnen met je validatie proces.

Want pas DAN heb je het fysieke product in handen op hun procede.
Als je dan groen licht geeft dan wordt op de gestelde run datum je batch gemaakt, van x duizenden chips.

En aan het einde moet de volgende chip voor productie klaar staan.

[OlivierSe]

Chips met grotendeels analoge circuits hebben weinig behoefte aan geavanceerde nodes. Bijvoorbeeld chips om sensoren uit te lezen. Er draaien nog ontelbare van die chips met hoge volumes in stokoude nodes, bijvoorbeeld voor automotive.

Die nodes zijn goedkoop en brengen dus weinig op voor de fabrikant, waardoor de productiecapaciteit afgebouwd wordt. Die analoge chips naar modernere nodes brengen, is niet vanzelfsprekend...

[snooze]

Lijkt me dat die masks naar een derde partij kunnen die nog wel op 150mm en ouder proces werkt.

[florizla]

Veel processen zijn specifiek voor een fab. Tenzij een fab specifiek een 'TSMC proces X.Y compatibel' proces aanbiedt, moet je je chip echt opnieuw gaan ontwerpen.

[Hans1990]

Als je de masks bekijkt als een soort sjabloon die belicht moet worden.. die zal ook wel in vergelijkbare machines passen die elders staan (even boerenverstand logica).

Maar dit zijn chips die ontworpen zijn met TSMCs PDK. Het lijkt mij moeilijk voorstelbaar dat TSMC toestaat hun IP elders te laten produceren. Hoe verouderd dat ook mag zijn.

[Lennie]

Wat je vaak ziet is dat the machines worden verkocht en dan bij een ander bedrijf opnieuw opgebouwd.

[dasiro]

De chipfabrikant heeft momenteel één 150mm-fabriek, naast vier 200mm-fabrieken in Taiwan en twee in het buitenland.

daarnaast zijn er ook nog 11 300mm-fabs en 5 zogenaamde Advanced Backend Fabs

overzicht van al hun fabs

[Damic]

Ik was aan't denken: "kunnen ze dat niet beter ombouwen naar 300mm wafers dan?" en dan kwam ik zelf met het antwoord: "elke machine moet vervangen worden". Ja dan is het goedkoper om dingen te slopen en om te bouwen naar advanced packaging.

[Ghandi]

En ik denk dat voor Advanced packaging de eisen aan stof-arm lager zijn als op de kleinste nodes. Iets waar een oude fabriek nog voor kan worden gerecycled. Maar dat weet ik niet zeker.

[florizla]

De 300mm machines zijn ook veel groter, gebruiken meer energie, vereisen zuiverdere stoffen / properdere lucht, en verdragen minder trillingen. Die hebben in een kleine verouderde fab echt niks te zoeken.

[marcelvdk]

Philips / NXP heeft dit gedaan in het verleden bij een 4 inch fab, ombouwen naar 6. Ik begreep dat dit niet daverend verliep. Later was de 5 inch fab aan de beurt. Durfde men toch niet aan. Uiteindelijk de fab aan beide zijden uitgebouwd. Uiteindelijk viel het doek voor ICN5 in 2010. (het ware een mooie 15 jaren daar)

[diaz]

Sommige fabs werken nog steeds alleen met 4-, 5- of 6-inch wafers.

In tegenstelling met logic worden bij sommige toepassingen, zoals powerchips, en vele andere, wél de hele dikte van de wafer gebruikt. Een defect ook in de diepte kan dan een betrouwbaarheidsprobleem veroorzaken. Daarom zijn hiervoor extra uniforme en zuivere wafers nodig die alleen maar beschibaar zijn bij wafers in kleinere maten. (denk aan O2 concentratie uniformiteit etc) Ik denk ook dat TSMC al lang deze 150 mm processen ook parallel bij locale partners zoals Vanguard Semi laat fabriceren. De yield bij 300mm is dan eenvoudig te laag voor deze producten.

[Reactie gewijzigd door diaz op 13 augustus 2025 18:55]

[mcyh]

Of, Hét moment om een extra (laatste) voorraad te laten draaien. Maar dan mis je wel extra kapitaal om het toch om te zetten naar iets moderners.