TSMC

כשגודל הטרנזיסטור קטן, ההכנסה מכל פרוסת סיליקון צומחת

פורסם בתאריך ע"י yochais

מחקר חדש של חברת IC Insights ממחיש עד כמה התהליכים המתקדמים לייצור שבבים – הן מבחינת קוטר פרוסת הסיליקון והן מבחינת רמת מיזעור הצומת בטרנזיסטורים – מניבים לקבלניות הייצור (Foundry) המובילות הכנסות גבוהות יותר באופן משמעותי בהשוואה לתהליכי הייצור המיושנים יותר. על-פי ממצאי המחקר, ההכנסות מהייצור של שבבים בתהליך ייצור של 20 ננומטר ומטה בפרוסות סיליקון בקוטר של 300 מילימטר הסתכמו ברבעון השני של 2018 בכ-6,050 דולר, בהשוואה ל-370 דולר בלבד מייצור שבבים בתהליך ייצור של 0.5 מיקרון בפרוסות סיליקון בקוטר של 200 מילימטר. זהו יחס מפתיע של 1:16.

יש לכך שתי סיבות עיקריות. ראשית, ככל שפרוסת הסיליקון גדולה יותר (300 מילימטר לעומת 200 מילימטר) וככל שתהליך ייצור הטרנזיסטורים קטן יותר, כך ניתן להפיק יותר שבבים מכל פרוסת סיליקון. שנית, תהליכי הייצור המתקדמים יותר, בעיקר בגדלי צומת של מתחת ל-20 ננומטר, משמשים לייצור שבבים מתקדמים יותר ולמוצרים יקרים יותר בשווקים צומחים כמו סמארטפונים, רכב, מחשוב עתיר ביצועים, זיכרונות, אביזרים לבישים ועוד.

ההכנסה של TSMC לפרוסה גבוהה פי 36% משל גלובלפאונדריז

שוק הפאונדריז הוא שוק ריכוזי למדי, כאשר ארבע קבלניות הייצור המובילות – TSMC, GlobalFoundries, UMC ו-SMIC – חולשות על כ-85% מהשוק העולמי כולו. גם בין ארבע הקבלניות המובילות ישנם פערים גדולים, כאשר TSMC הטאיוואנית חולשת על כ-60% מהשוק העולמי. בשנים האחרונות השיגה TSMC פער טכנולוגי משמעותי בינה לבין שאר הקבלניות המובילות.

בעוד TSMC מציעה כבר שירותי ייצור ב-7 ננומטר וצפויה להתחיל כבר ב-2019 בייצור ראשוני בתהליך של 5 ננומטר, גלובלפאונדריז הודיעה לא מכבר כי היא זונחת את הפרויקט לפיתוח טכנולוגיית ייצור של 7 ננומטר, מאחר שהמשאבים הדרושים עבורו בכך גדולים מדי. הפער הטכנולוגי הזה מאפשר ל-TSMC להשיג דומיננטיות כמעט חסרת תחרות בשווקים הצומחים שבהם יש דרישה לייצור בתהליכים מתקדמים.

המחקר של IC Insights ממחיש כי העליונות הטכנולוגית של TSMC מאפשרת לה להפיק הכנסות גבוהות משמעותית לכל פרוסה בהשוואה למתחרותיה המרכזיות. בעוד TSMC צפויה להפיק ב-2018 כ-1,382 דולר מכל פרוסה שהיא מייצרת, גלובלפאונדריז (הנחשבת לקבלנית הייצור השנייה בגודלה), צפויה להפיק רק 1,014 דולר מכל פרוסה – פער ניכר של 36%. ההכנסה של UMC מכל פרוסה ב-2018 צפוי להיות 715 דולר בלבד, כמעט מחצית מההכנסה של TSMC.

עם זאת, יש לציין שהמחקר מתייחס רק להכנסה (Revenue) ולא לריווחיות של קווי הייצור. פיתוח הטכנולוגיות המתקדמות והקמת פאבים לייצור המוני כרוכים בהשקעות עתק של עשרות מיליארדי דולרים. הקבלניות הבינוניות והקטנות לא יכולות להרשות לעצמן השקעות בסדר גודל כזה, ועל כן מתמקדות בשווקים שבהם ייצור השבבים מתבצע בתהליכים מיושנים יותר. אולם עדיין לא ברור אם ההכנסות הגבוהות יותר של TSMC מכסות על ההוצאות שיש לה בפיתוח היכולת הטכנולוגית המתקדמת.

התחרות העיקרית היא בין TSMC לסמסונג

בחישוב משוקלל של כל ארבע קבלניות הייצור המובילות, ההכנסה הממוצעת לכל פרוסה לא צפויה לצמוח ב-2018 באופן משמעותי בהשוואה לשנת 2017. ב-2017 עמדה ההכנסה הממוצעת לפרוסה מעובדת על כ-1,136 דולר, וב-2018 היא צפויה לעלות בשיעור של 2 דולר בלבד, ל-1,138 דולר. ב-2014 הגיעה ההכנסה הממוצעת לכל רבעון לשיא של 1,149 דולר, ומאז ירדה בעקביות משנה לשנה לרמות הנוכחיות.

מאחר שנתח משמעותי מהכנסותיה של TSMC מגיע מקווי הייצור של 45 ננומטר ומטה, היא היחידה מקרב ארבע הגדולות שהצליחה להציג בין 2013 ל-2018 גידול עקבי בהכנסה הממוצעת לפרוסה בשיעור שנתי של 2%, בעוד שלוש הקבלניות האחרות הציגו באותה תקופה ירידה שנתית של 2% בהכנסה הממוצעת.

במבט קדימה, חברת IC Insights מעריכה כי בשנים הקרובות יהיו רק שלוש חברות שיהיו מסוגלות להציע את טכנולוגיות הייצור המתקדמות ביותר: חברת TSMC, חברת סמסונג המספקת גם שירותי ייצור וחשפה השנה יכולת ייצור של 7 ננומטר, וחברת אינטל המייצרת את שבביה בעצמה. בחברת המחקר סבורים שהתחרות ביניהן – ובעיקר בין TSMC לבין סמסונג – צפויה לגרום בחמש השנים לירידה במחירים. ראוי לציין שזו הערכה אופטימית מאוד.

האם תעשיית השבבים תיהפך לדואופול?

בשווקים רבים מוכרת תופעה הפוכה: כאשר יש שני מתחרים בלבד, השוק נוטה להתארגן סביב מערך של דואופול, הנוטה לשמור על מחירים גבוהים. במיוחד כאשר מדובר בשוק שרק חברות מעטות בו יכולות להתמודד עם הטכנולוגיות המתקדמות. זהו דווקא סממן של צמצום התחרותיות, שיכול רק להגביר את הריכוזיות הקיימת בשוק ממילא.

הזמנה חדשה מכניסה את נובה לעידן ה-5 ננומטר

פורסם בתאריך ע"י yochais

חברת נובה (Nova) מרחובות דיווחה שקבלנית ייצור שבבים מובילה (Foundry) רכשה ממנה מערכות מדידה מתקדמות עבור תהליכי הייצור בטכנולוגיית 5 ננומטר. היצרן רכש מספר מערכות מסוג VeraFlex, המתבססות על טכנולוגיית X-Ray של החברה. נובה צופה שהיקף העסקאות עם הלקוח הזה יסתכם ביותר מ-12 מיליון דולר במהלך השנים 2018-2019.

ייצור שבבים בתהליך של 5 ננומטר הינו אחד מהשלבים המתקדמים ביותר שאליו חותרות היצרניות המנסות למזער את גודל הטרנזיסטורים בשבב. בעבר סברו כי 5 ננומטר הוא הגבול האחרון, ולאחריו לא יהיה אפשרי למזער את הטרנזיסטורים – וחוק מור יבוטל. אך כיום יש חברות המנסות לעבור את הגבול ולפתח טכנולוגיות ייצור של 4 ננומטר ואף 3 ננומטר. למעשה, המאמץ העיקרי בתעשייה מתמקד כיום בהכשרת תהליכי הייצור של 7 ננומטר כדי להכינם לייצור סדרתי אמין.

רק בשבוע שעבר הודיעה קבלנית הייצור GlobalFoundries שהיא מפסיקה את מאמציה לפתח טכנולוגיית ייצור ב-7 ננומטר, מאחר שזו אינה כדאית מבחינה כלכלית. הקושי אינו רק טכנולוגי: מזעור השבבים מצריך עלויות פיתוח אדירות, ולאחר מכן עלויות הנאמדות במיליארדי דולרים הדרושות עבור הקמת קווי הייצור החדשים. מבחינת חלק מהשחקניות בתעשיית השבבים, זו כבר אינה אופציה מעשית – לא טכנולוגית ולא כלכלית.

מפת הדרכים האגרסיבית של TSMC

ככל הידוע שלוש חברות בלבד מנסות כיום לפתח יכולת ייצור המוני של שבבי 5 ננומטר: אינטל, סמסונג ו-TSMC. נובה לא חשפה את זהות היצרן שביצע את ההזמנות, אבל ראוי לציין שמבין שלוש החברות הללו, רק TSMC היא חברת Foundry. היא גם ידועה כלקוחה מרכזית של נובה. מכאן שיש להניח שהיא ביצעה את ההזמנה. בינואר השנה חנכה TSMC מתקן ייצור חדש ומתקדם (Fab 18) שבו, על-פי התוכנית, היא תבצע ייצור סדרתי של שבבי 5 ננומטר כבר בתחילת העשור הבא.

טכנולוגיית ה-5 ננומטר של TSMC מתבססת על טרנזיסטורי FinFET תוך שימוש בליתוגרפיה אולטרה-סגולה קיצונית (EUV). בעקבות ההזמנה פירסמה פועלים ברוקראג' המלצת קנייה לחברת נובה, שבה היא קובעת מחיר יעד של 33 דולר למניית החברה, הנסחרת כיום בנסד"ק במחיר של 28.6 דולרים המעניקים לחברה שווי שוק של כ-780 מיליון דולר. גם האנליסטים של פועלים מאמינים שהלקוחה היא TSMC, אשר מתכננת לייצר רכיבי 5 ננומטר כבר בשנת 2019. הם קובעים שנובה "רוכבת על גל ההשקעות הבא ב-5 ננומטר".

אתגר פיסיקלי ברמה קוונטית

ייצור בקנה מידה ננומטרי כה זעיר מציב אתגרים מורכבים מאחר שהחומרים במימדים הללו מושפעים מתופעות קוונטיות המקשות על תהליך הייצור והבדיקה. אינטגרציית השכבות מורכבת באופן משמעותי מזו של טכנולוגיות קודמות, הן מבחינת סוגי החומרים והן מבחינת המבנה הרב-שכבתי של ההתקן, ולכן יש צורך בבקרת תהליכים מתוחכמת כדי לייצר אחידות בייצור. מכונות הבדיקה של נובה משתמשות בספקטרוסקופיה פוטו-אלקטרונית המבוססת על שימוש בקרני רנטגן (X-ray), כדי למדוד בו-זמנית במהלך הייצור את הרכב החומרים ואת המימדים של שכבות דקות ומורכבות.

מדובר בטכנולוגיה של חברת ReVera, שאותה רכשה נובה בשנת 2016. "הבחירה של הלקוח מאשרת את יכולת התאמת הטכנולוגיה שלנו לייצור דור השבבים הבא של 5 ננומטר", אמר מנהל חטיבת מדידת החומרים בנובה, אדריאן וילסון. "היא ממחישה את הצורך בפתרונות מדידה מתקדמים לחומרים מורכבים בטכנולוגיות הייצור המתקדמות. אנחנו מצפים לקבל הזמנות נוספות כאשר טכנולוגיית 5 ננומטר תעבור לייצור המוני".

נובה תולה תקוות בתוכנית ההשקעות של סמסונג

חברת נובה מפתחת מערכות מטרולוגיה ובקרת תהליך (Process Control), הנמצאות בתוך קו הייצור עצמו. בשנת 2017 דיווחה נובה על הכנסות שיא של 222 מיליון דולר. החברות המובילות את שוק המטרולוגיה והאינספקשן בקווי ייצור שבבים הן KLA-Tenchor האמריקנית שרכשה השנה את אורבוטק הישראלית, ננומטריקס (Nano Metrics) הקנדית, אפלייד מטיריאלס (Applied Materials) שפעילות הפיתוח והייצור שלה בתחום הזה נעשית מרחובות, היטאצ'י הייטק ורודולף טכנולוג'יז.

ברבעון השני של 2018 צמחו המכירות של נובה ב-10% והסתכמו בכ-61.9 מיליון דולר. נובה נהנתה השנה מהעלייה בהיקף ההשקעות במפעלי ייצור זכרונות, שתרמו 50% ממכירותיה במחצית הראשונה של 2018, בהשוואה לכ-34% ב-2017 ורק 12% בשנת 2014. חברת סמסונג היתה הלקוחה הגדולה ביותר שלה בשנת 2018, אולם למרות שהיא מתחילה לצמצם את ההשקעות בציוד לייצור זכרונות, המכירות של נובה לא צפויות להיפגע.

להערכת פועלים ברוקראג', הגידול בהזמנות של מיקרון ושל SK-Hynix, יפצה על הירידה בהזמנות המגיעות מסמסונג. "בשורה טובה לנובה היא תוכנית ההשקעות של חברת סמסונג לשנים 2019-2021 בהיקף של 161 מיליארד דולר, אשר תוקדש במידה ניכרת להרחבת פעילות הפיתוח והייצור של שבבים ורכיבי זיכרון".

מתקפת סייבר השביתה מפעלים של TSMC

TSMC Fab
פורסם בתאריך ע"י yochais

קבלנית הייצור הטאייוואנית TSMC נפלה בסוף השבוע קורבן למתקפת סייבר חמורה. וירוס זדוני מסוג כופרה (Ransomware) שמקורו לא ידוע, חדר לתוך קווי הייצור של החברה והביא להשבתת מספר מפעלי ייצור של קבלנית ייצור השבבים הגדולה בעולם, כך דיווחה סוכנות הידיעות בלומברג. חברת TSMC, שהיא יצרנית המעבדים עבור מכשירי אייפון של אפל, אישרה את הידיעה ומסרה שהווירוס פגע בחלק מציוד הייצור המשמש במתקני הייצור שלה.

עדיין לא ברור כמה מפעלים נפגעו והאם גם קווי הייצור עבור אפל נפגעו במתקפה. החברה הודיעה שהיא הצליחה לבלום את התפשטות הווירוס למערכות נוספות, ולחדש את הפעילות באופן מלא בחלק מן המפעלים שנפגעו. עם זאת, מספר קווי ייצור צפויים להיות מושבתים לפחות עד היום. החברה טענה שחדירת הווירוס לא היתה פעולה של האקר תוקף, אך לא ברור אם ניתן לקבוע זאת זמן כה קצר לאחר האירוע. "חלק מהמפעלים חזרו לפעילות תוך זמן קצר, ואנחנו מעריכים כי יתר המפעלים ישובו לפעילות נורמלית בתוך יממה," נאמר בהודעת TSMC.

לפי שעה לא ברור מה מקורו של הווירוס והאם TSMC היתה המטרה הראשית במתקפה. אין זו הפעם הראשונה שענקית הייצור הטאיוואנית נופלת קורבן לפגיעת סייבר, אך זו הפעם הראשונה שמתקפה כזו מובילה לשיבושים ממשיים בייצור. החברה מסרה שהיא פועלת למצוא פיתרון לבעיה, אך הודתה כי חומרת הפגיעה שונה ממפעל למפעל. החברה תמסור פרטים נוספים על האירוע ועל הצעדים שהחברה נוקטת.

האם אפל נפגעה?

מידת ההיקף והחומרה של הארוע עדיין לוטים בערפל, אולם בשוק עוסקים בעיקר בשאלה האם אפל, שהיא הלקוחה המרכזית של TSMC, נפגעה מהארוע. הפגיעה בתפוקת הייצור מגיעה בעיתוי בעייתי במיוחד, כאשר חברות שבבים וטכנולוגיה רבות נערכות להוציא לשוק בסתיו הקרוב את דגמיהם החדשים. בחודש מאי הודיעה TSMC כי החלה לייצר את השבב A12, אשר צפוי להיות משולב בדגם הבא של מכשירי אייפון.

מדובר בשבב הראשון של אפל שייוצר לראשונה בתהליך של 7 ננומטר, והוא צפוי להיות קטן מהיר וחסכוני מקודמיו. אפל צפויה להשיק בסתיו הקרוב את הדגם הבא של מכשיר האייפון, ושיבושים בפעילות הייצור כה קרוב למועד היציאה לשוק עשויים להיות בעלי השפעה משמעותית על היקף הייצור והמכירות בתקופת החגים הקרובה בארצות הברית.

תקיפות SCADA מאיימות על התעשייה

חברת TSMC מייצרת שבבים לפי הזמנה לחברות השבבים הגדולות בעולם, בהן: אפל, קואלקום, AMD, אנבידיה והרבה מאוד חברות ישראליות. החברה נסחרת בנסד"ק לפי שווי שוק של 217 מיליארד דולר, והכנסותיה ב-2016 עמדו על כמעט 30 מיליארד דולר. הדיווח בבלומברג התפרסם לאחר נעילת המסחר בניו יורק, ועל כן רק מחר נוכל לאמוד את השפעת האירוע על מניית החברה, וגם על המניות של לקוחותיה ובראשן אפל.

רובוטים שהותקפו עשויים לסכן חיי אדם
רובוטים שהותקפו עשויים לסכן חיי אדם

ייתכן שהפגיעה תתברר כמוגבלת, אך היא ממחישה את הסיכונים העומדים בפני חברות תעשייתיות בעידן ה-Industry 4.0, שבו המערכות הקריטיות במפעלים ומתקני הייצור מחוברים לתשתיות המידע הארגוניות (IT), ועל כן חשופות למתקפות סייבר. על-פי הערכת הפורום הכלכלי, בחמש השנים הקרובות עשויות מתקפות סייבר לגרום נזקים בהיקף עצום של כ-8 טריליון דולר.

יוני שוחט: "החברות לא מבינות מה קורה ברצפת הייצור"

בריאיון ל-Techtime, הסביר מנכ"ל חברת SCADAfence הישראלית, יוני שוחט, את השלכות המקרה האחרון. חברת סקאדה-פנס מפתחת טכנולוגיית הגנת סייבר על תשתיות תעשייתיות מקוונות, בדיוק מהסוג שנפגע ב-TSMC. לדבריו, בעידן ה-Industry 4.0 החברות משקיעות משאבים רבים במערכות מתקדמות לייעול קווי הייצור, תוך כדי חשיפתן למתקפות סייבר. "אנחנו אכן עדים למספר גובר של תקיפות המגיעות ממש עד לרצפת הייצור. בשנה שעברה, למשל, טויוטה וניסן דיווחו על מתקפות סייבר שהובילו לשיבושים בקווי הייצור שלהן".

Techtime: התגובה של TSMC היתה לקונית למדי, אך החברה בחרה להדגיש שלא היה מדובר בפעולה של האקר.

שוחט: "בהרבה מקרים מדובר בתקיפות כופר גנריות, שמצליחות להגיע עד לרצפת הייצור גם אם היא לא היתה היעד המרכזי שלהן. מתקפות הכופר לא תמיד ממוקדות בארגונים מסוימים, ולכן יכול להיות שמאחורי המקרה האחרון עמד האקר שסימן באופן ספציפי את חברת TSMC, אולם היא חשפה הליקויים במערך ההגנה של החברה.

"היום יש פתרונות שמספקים התראה לפני שנגרם נזק ממשי, אבל כאן נראה שהחברה הבינה שהיא תחת מתקפה רק לאחר שיבושים בפעילות של המערכות הקריטיות. זו קריאת השכמה ל-TSMC ולתעשייה כולה. רוב חברות הענק חסרות ההגנה המספיקה, והן מצויות רק בתחילת שלבי ההתמגנות הכרכים במעבר ל-Industry 4.0".

מה צריך לעשות כשמתגלה המתקפה?

"הדבר הראשון הוא לבודד במהירות את מוקד הפגיעה כדי למנוע את התפשטות המתקפה, ואז להתחיל ולהבין מה מהות הפגיעה. בדרך כלל, מטעמי בטיחות מכבים את תהליך הייצור, מאחר שאובדן השליטה במכונות עשוי לסכן חיי אדם. "במקרים מסוימים הטיפול עשוי להסתכם בהחלפת מחשב PC פשוט, ולעיתים יש צורך להחליף רכיבים נגועים או ציוד כבד שעלותו מיליוני דולרים, כפי שנראה במקרה של TSMC. כאשר מדובר בכופרה, הרבה מאוד חברות, שאינן ערוכות לסוג כזה של איומים, מעדיפות פשוט לשלם לתוקפים את הכופר וזאת מאחר שאין להן דרך אחרת להיחלץ מהבעיה".

סקאדה-פנס מפתחת מערכות הגנה לרשתות ICS/SCADA תעשייתיות, אשר מספקות התראות בזמן אמת בדיוק בפני סוגים כאלה של מתקפות סייבר. ההתראה המוקדמת מאפשרת לחסום את האיום לפני שהוא חודר לרצפת הייצור וגורם לשיבושים ותקלות. "אנחנו מספקים פיתרון שמספק לחברות תעשייתיות, כדוגמת TSMC, הבנה ושליטה על מה שרץ להם בתוך המפעל. מרוב דיגיטליזציה החברות מתקשות להבין את כל הקשרים השונים בין המערכות במפעל שלהן. המוצר שלנו מאפשר להן להבין ולנטר באופן מתמשך מה שקורה ברצפת הייצור ולגלות בשלב מוקדם סימנים חשודים שעשויים להעיד על ניסיון זדוני".