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SMIC ha estado probando desde finales de 2020 la producción de chips con su proceso N+1 que es cercano a uno de 7 nm pero sin serlo. Las mejoras de rendimiento y consumo son notables, pero las sanciones contra la compañía por parte de EE. UU. ha evitado que se hiciera con más maquinaria litográfica para usarlo en producción a gran escala. Según asegura TechInsights, el proceso N+1 es muy similar al de 7 nm de TSMC, por lo que podría haber una nueva batalla legal entre ambas compañías.

El sector de los semiconductores está experimentando los efectos de la desbocada inflación que empezó a mediados del año pasado, estaba desbocada en febrero, y la coyuntura bélica de marzo no la ha beneficiado. Eso ha contraído notablemente el consumo, sobre todo de electrónica, aunque después de dos años de cambiar de portátiles y equipos de sobremesa por la pandemia era cuestión de tiempo que la inercia se agotara. Ahora los fabricantes de semiconductores se enfrentan a continuas cancelaciones de producción de chips que no tienen clientes con quienes sustituirlas.

La coyuntura económica está provocando una bajada en la demanda de electrónica y como consecuencia de ello se está reduciendo la producción de ciertos chips. Por ejemplo, los de DRAM y NAND, aunque esos son producidos por las propias compañías que diseñan los chips. Pero la cancelación de pedidos de otros tipos de chips que producen las fundiciones como TSMC o Samsung Foundry va a hacer que por primera vez en un par de años la tasa de utilización de las fábricas baje del 95 %. De hecho, se han mantenido prácticamente al 100 % durante este periodo.

Intel ha apretado mucho las tuercas a sus ingenieros en los últimos tres años para dar la vuelta a una posición de desventaja en la producción de chips frente a TSMC, con un cambio de director ejecutivo incluido. Y de momento parece que le está saliendo bien porque mientras Samsung y TSMC van a pasar al proceso de 3 nm, Intel va a hacer lo propio y va a pasar a producir con su proceso litográfico de 4 nm. Según la no siempre fiable Digitimes, Intel está ultimando la producción en masa de los primeros chips a 4 nm.

Aunque Samsung se ha mantenido por detrás de TSMC en la calidad de sus chips con FinFET, ahora se da un pequeño vuelco a la situación con la llegada de los primeros chips de Samsung que hacen uso de los GAAFET. Estos transistores de efecto de campo de puerta envolvente son conocidos por Samsung como MBCFET (FET de canal multipuente) debido a que hace uso de nanoláminas en lugar de nanotubos para crear los canales. Ahora ha anunciado el inicio de la producción en masa de los primeros chips a 3 nm, que llegarán en los próximos meses al mercado en productos comerciales.

TSMC es la fundición de chips más puntera del mundo, al menos hasta que Intel Foundry Services eche a andar en su rebotadura. La compañía todavía tiene una gran cantidad de clientes produciendo sus chips en procesos litográficos maduros, lo cual le da unos menores márgenes de beneficio además del espacio que ocupan en sus fábricas. TSMC va a expandir un 50 % su producción en nodos maduros y especializados, pero eso supone más maquinaria para 12 nm a 28 nm. Para hacerla hueco, está animando activamente a sus clientes a migrar de los procesos maduros por encima de los 28 nm a uno de 28 nm o menos.

La mayor parte de la producción de chips a nivel mundial se hace con procesos litográficos maduros, o sea, poco o nada punteros. Si TSMC ha estado hablando de los 3 nm y 2 nm en su convención tecnológica anual, ha tenido tiempo para hablar de sus planes para esos procesos maduros. Pasan principalmente por aumentar la capacidad de producción un 50 % en los próximos tres años, aunque en ello incluye también los procesos litográficos especializados, versiones orientadas a otros tipos de chips fabricados con obleas con tipos de dopado menos frecuentes o con estructuras analógicas.

TSMC no había hablado hasta ahora demasiado de su nodo litográfico de 2 nm (N2) el cual será el primero que usará un nuevo tipo de transistores que dejará atrás los FinFET. En este caso usará los GAAFET (transistor de efecto de campo de puerta envolvente) en el que el canal pasa a ser nanoláminas apiladas y la puerta envuelve totalmente a estas nanoláminas. Tiene ventajas de reducción de energía necesaria para hacer funcionar los transistores o menos corriente de fuga, entre otros. Ahora la compañía ha dado datos de la mejora que aportará este nodo N2.

TSMC ha dado poca información sobre su proceso litográfico de 3 nm hasta el momento, aunque tampoco es que fuera a haber grandes cambios. La compañía va a mantener la estructura de aleta de los transistores (FinFET), que recibe el nombre por la forma en que sobresale la región de los terminales de puerta y drenador de los transistores sobre la superficie en que se crean —por lo que también se les llama transistores 3D—. Ahora la compañía ha hablado más del proceso de 3 nm, o más bien de la familia de procesador de tres nanómetros, o N3 en la jerga de la compañía.

Las compañías de producción de obleas, ya sean las que también diseñan sus chips o fundiciones como TSMC, están expandiendo su producción a marchas forzadas. Eso no solo implica gastar más en escáneres fotolitográficos sino también en toda la maquinaria relacionada para las distintas etapas en el procesamiento de las obleas. Se espera que el gasto en equipamiento aumente hasta los 109 000 millones de dólares, un 20 % más que en 2021.