AI-boomen pressar chipkedjan – trots TSMC:s rekordbygge av fabriker

AI-boomen har flyttat flaskhalsen från enbart de mest avancerade chipfabrikerna till hela produktionskedjan. TSMC:s bygge av uppemot 20 fabriker – 13 i Taiwan och fem till sex utomlands – är därför enormt, men det kan inte i närtid eliminera bristen på AI-kapacitet. Även avancerad paketering, datacentermin-ne, specialutrustning, el och vatten samt kvalificerad bygg- och processpersonal måste byggas ut i takt med efterfrågan. 5

Fler fabriker löser inte alla led samtidigt

En AI-accelerator kräver inte bara avancerad logik från en waferfabrik. Den behöver också CoWoS, TSMC:s avancerade paketeringsteknik som kopplar ihop logik och minne, samt stora mängder högpresterande minne. Om paketeringen eller minnet inte räcker till kan färdiga AI-servrar ändå bli en bristvara, även när waferproduktionen ökar. 5

Det är också en tidsfråga. Fabriker och kringliggande kapacitet tas i drift stegvis över flera år. SK Groups ordförande Chey Tae-won har sagt att det kan ta fyra till fem år att bygga upp mer waferkapacitet och varnat för att underskottet kan bestå till omkring 2030. Han angav att utbudet av wafers i branschen låg mer än 20 procent under efterfrågan. 6

Arbetskraft och infrastruktur bromsar utbyggnaden

TSMC har själv pekat på bristen på byggnadsarbetare som en utmaning för bolagets expansion i Arizona. Där förbereds och byggs flera anläggningar, inklusive en avancerad paketeringsanläggning. 2

I Taiwan har TSMC samtidigt lyft bristen på kvalificerad kompetens som sitt största problem och uttryckt oro över vattentillgången. Branschen talar sedan länge om fem brister: vatten, el, arbetskraft, mark och kompetens. När många fabriker byggs parallellt skärps konkurrensen om bygglag, ingenjörer, leverantörer, energi och industrimark. 1

CoWoS och minne är särskilt svåra att skala upp

CoWoS är en precisionskrävande och utbyteskänslig process. Tekniken används brett i AI-chip, bland annat i chip som konstrueras av Nvidia, och TSMC har tidigare prognostiserat en genomsnittlig årlig kapacitetstillväxt på över 80 procent för CoWoS mellan 2022 och 2027. 4

Samtidigt växer datacenters behov av minne snabbare än leverantörerna kan installera och kvalificera ny kapacitet. Det gäller särskilt högpresterande minnesprodukter. Därför kan den totala bristen bestå även om enskilda delar av kedjan expanderar snabbt. 5

Produktivitetsvinster hjälper, men ersätter inte fabriker

TSMC använder AI i produktionen för bland annat processkontroll, utrustningsutnyttjande, felidentifiering och fabriksplanering. Sådana förbättringar kan höja det användbara utbytet från redan installerade maskiner, men de ersätter inte den fysiska kapacitet som krävs i fabriker, paketering och minnesproduktion.

Investeringar i minne kan tillkomma

SK Group överväger ytterligare investeringar i minnesproduktion utomlands, däribland en möjlig fabrik i Japan. Koncernen har också öppnat för samproduktion och forsknings- och utvecklingssamarbete med den japanska NAND-tillverkaren Kioxia. Det rör sig dock om alternativ som utvärderas, inte beslutade investeringar. 9

Stora prognoser – men också stora osäkerheter

Branschorganisationen SEMI bedömer att den globala halvledarmarknaden kan överstiga 2 biljoner dollar år 2030, drivet av AI-infrastrukturens behov av avancerade logikkretsar, HBM-minne och företags-SSD:er. 10

Det är en prognos, inte en säker utgång. TSMC:s egen tidigare prognos var att marknaden skulle överstiga 1,5 biljoner dollar 2030. Skillnaden visar hur känsliga långsiktiga bedömningar är för AI-efterfrågan, priser och hur snabbt flaskhalsarna i leveranskedjan faktiskt kan lösas. 4