De afgelopen maanden is al vaak genoemd dat bepaalde producten moeilijk verkrijgbaar zijn, zoals de nieuwe Nvidia RTX GeForce videokaarten en de AMD Ryzen RX 6000-serie. Zo zouden factoren als Covid-19, economische problemen, hoge vraag, lage yields en de invloed van zogenaamde 'scalping bots' de boosdoeners zijn.
Een andere, nog niet vaak genoemde oorzaak zou een tekort aan wafers zijn. Er zou onvoldoende geïnvesteerd zijn in de productie van 200mm-wafers. Ook al worden grotere wafers gebruikt worden veel chips nog gebakken op een 200mm-wafer. Zowel TSMC als Samsung bieden beide de procedé aan, naast ook GlobalFoundries en enkele kleinere spelers zoals SMIC, UMC, TowerJazz, en SkyWater. Veel IoT-chips en 5G-chips worden op een 200mm-wafer geproduceerd, net zoals enkele analoge processors, MEMS- en RF-chips.
Afbeelding: Semico research, 2018
Volgens de website Extremetech zijn de producten zoals genoemd aan het begin van dit artikel - waaronder gpu's, (mobiele) cpu's, high-end mobiele modems en vergelijkbare producten vallen - slechts een klein deel van het totale silicium dat wordt gebruikt in apparaten. Heel veel andere, minder bekende leveranciers maken gebruik van kleinere, oudere productielijnen om de kosten te drukken. Het gebruik van 200mm-wafers zou langzaamaan verdwijnen met de introductie van 300mm-wafers - de standaard waarop veel chips worden gebakken tegenwoordig. Van 2007 tot ongeveer 2014 leek die voorspelling waarheid te worden, zoals te zien is in onderstaande (verouderde) grafiek.
Sterker nog, 450mm-wafers zijn nog steeds niet op grote schaal in gebruik genomen en het gebruik van 200mm-wafers is sinds 2015 weer toegenomen. Als reden wordt genoemd de (extreem) lage productiekosten die inmiddels gepaard gaan met de oudere 200mm-productielijnen en de hoge yields. In plaats van de overstap te maken naar een kleiner productieprocedé op een grotere wafer, profiteren klanten niet erg veel van die overstap en willen ze blijven produceren op de kleinere wafer met de bijbehorende lage kosten. Daarbij is het ook nog eens vrij duur om het ontwerp van een chip over te zetten naar een nieuw procedé. Aangezien de afgelopen jaren de vraag naar IoT-sensoren en dergelijke producten is toegenomen, is het steeds lastiger geworden productiecapaciteit bij te boeken op de 200mm-lijnen. Grote foundries zoals TSMC zijn relatief traag geweest met het uitbreiden van hun 200mm-capaciteit en de lijnen zaten al flink volgeboekt voordat de pandemie überhaupt uitbrak.
De relatief lage capaciteit is niet de enige reden voor de voorraadtekorten waarmee leveranciers kampen. Volgens Extremetech is het een combinatie van factoren, zoals Covid-19 dat heeft gezorgd voor een verandering van de vraag naar pc's, laptops en randapparatuur voor het 'leren op afstand' bijvoorbeeld, een tweetal gpu-launches, en Huawei die een groot deel van de foundry-capaciteit heeft opgeslokt sinds het embargo ingesteld door president Trump.
De komende maanden wordt verwacht dat er 220.000 wpm (wafers per month) aan productiecapaciteit wordt uitgebreid, met een totaal dat uitkomt op 6,4 miljoen wpm in 2021.
Zie ook de volgende nieuwsberichten
Bron: Extremetech
