De Chipcrisis: TSMC op het Randje van Capaciteit
In de snelgroeiende wereld van kunstmatige intelligentie (AI) en high-performance computing (HPC) komt TSMC steeds dichter bij zijn capaciteitslimieten. Informatie uit de markt toont aan dat de 3 nm (N3) en 5 nm (N5) nodes van het Taiwanese bedrijf praktisch volledig gereserveerd zullen zijn in 2024. De vraag komt voornamelijk van bedrijven als Apple, NVIDIA, AMD, Qualcomm en MediaTek, en concentreert zich voornamelijk op mobiele apparaten en HPC/AI-toepassingen. Dit leidt tot een toenemende schaarste op het gebied van geavanceerde wafers, met mogelijk stijgende prijzen als gevolg.
Het Knelpunt Verschuift naar Front-End: N3 en N5 Vol
Al in 2024 was er sprake van verzadiging in geavanceerde verpakkingen (CoWoS/SoIC), een situatie die is verergerd door de stijgende vraag naar AI-versnellers. Nu is er ook een bijna volledige benutting van de front-end (lithografie bij 3 nm en 5 nm), wat zorgt voor een dubbele belasting op zowel wafers als verpakking. Dit resulteert in langere levertijden, beperkte flexibiliteit bij piekperioden en de waarschijnlijkheid van prijsstijgingen voor deze populaire nodes.
De 3 nm-technologie is inmiddels al in massaproductie, met SoC’s in mobiele apparaten van Apple, MediaTek en Qualcomm. In de nabije toekomst zullen nieuwe GPU’s en AI-versnellers, zoals NVIDIA’s Rubin en AMD’s Instinct, ook overschakelen naar deze geavanceerde nodes, waarvoor een hoge dichtheid verpakkingen (HBM en geavanceerde interposers) benodigd zijn.
Apple als Hoofdattractie… Ook bij 2 nm
Met de 3 nm-technologie al bijna volledig gereserveerd, beginnen ook de eerste tekenen van capaciteitreserveringen voor de 2 nm (N2)-node zichtbaar te worden, met Apple als belangrijke speler tot 2026. Dit proactieve initiatief is bedoeld om ervoor te zorgen dat ze voldoende aanbod hebben tijdens de transitie naar GAA-nanosheets. Hoewel de initiële productie van N2 geleidelijk zal toenemen, bevestigt het reserveren van slots dat het plannen van geavanceerde siliciumcapaciteit jaren van tevoren moet gebeuren om de stijgende vraag aan te kunnen.
VS Versnelt: Arizona en “Friend-Shoring” van Geavanceerde Productie
Om de geografische afhankelijkheid van Taiwan te verminderen, heeft TSMC in Arizona plannen voor de productie van 4 nm-technologie vanaf begin 2025, met latere uitbreidingen naar 3 nm en een nieuwe fabriek gericht op 2 nm tegen het einde van het decennium. Deze initiatieven zijn mogelijk gemaakt door de stimulansen uit de CHIPS Act van de VS en gedetailleerde contracten. Echter, de overgang van N3/N2 in het groot is kostbaar en vereist tijd: hoewel N3 in Arizona tractie wint, blijft het merendeel van de productie nog jarenlang in Hsinchu/Tainan.
Japan Sluit Aan met Rapidus: Doelstelling voor 2 nm in 2027
Het consortium Rapidus, gesteund door de overheid en technologische allianties, streeft ernaar om in 2027 op grote schaal 2 nm-chips te produceren vanuit Hokkaidō. Hoewel ze op dit moment nog niet op hetzelfde niveau als TSMC kunnen concurreren, bieden ze in de toekomst een alternatieve bron voor geavanceerde nodes. Japan heeft de ambitie om terug te keren naar de top van de geavanceerde productie en de relocalisatie-inspanningen van de VS en de EU aan te vullen.
Waarom Nu: De Dubbele Golf van Mobiel + AI
IA/HPC: Cloudproviders en grote platforms hebben verhoogde behoefte aan versnellers, waardoor nieuwe generaties steeds meer HBM en CoWoS verlangen.
Premium Mobiel: Apple, Qualcomm en MediaTek stappen snel over op 3 nm vanwege de voordelen in energie-efficiëntie en prestaties, terwijl de opkomst van AI in telefoons en PC’s extra volume genereert.
Verpakking: Zelfs met voldoende lithografiecapaciteit kunnen knelpunten optreden zonder voldoende CoWoS/SoIC. TSMC breidt zijn lijnen uit, maar de vraag blijft de productie voor.
Chips als Schaarse Hulpbron: Effecten op de Markt
Levertijden en prijzen: Met N3/N5 bij de limiet, verschuift de macht naar de foundries. Klanten met langdurige contracten en voorschotten zullen beter gepositioneerd zijn; klanten die op de markt kopen kunnen nadelen ondervinden.
Prioritering van mix: HPC/AI en high-end mobiel overtreffen categorieën met lagere marges. Er zullen meer migraties van N5 naar N3 plaatsvinden om inkomen per mm² te maximaliseren.
Multi-Foundry Strategieën: Op korte termijn blijft de leading-edge gecentraliseerd bij TSMC; op de middellange termijn kunnen Samsung Foundry en Rapidus verlichting bieden als rendementen en ecosystemen dat toelaten.
Wat Grote Klanten Kunnen Doen
Verzeker Verpakking: Het reserveren van CoWoS/SoIC is even cruciaal als een lithografieslot; veel van de vertragingen in 2024-2025 zijn te wijten aan verpakkingstekorten.
Voorschotten en LTAs: Voorschotten en meerjarige contracten beschermen capaciteit en verminderen prijsvolatiliteit.
Draagzaam Ontwerp: Het plannen van varianten N5/N4/N3 vermindert risico’s als een node verzadigd raakt of als gewichtsverlies agressief binning vereist.
HBM Planning: Geheugen blijft een ander knelpunt; coördineren met SK hynix, Samsung en Micron is cruciaal om lanceringen niet te vertragen.
Rol van Regulators: Economische Veiligheid en “Friend-Shoring”
De Verenigde Staten dringen aan op meer binnenlandse productie en willen 2 nm-technologie aan het eind van dit decennium realiseren, met de ambitie om van bijna 0% leading-edge in 2023 naar ongeveer 20% in 2030 te gaan. Europa vertrouwt op subsidies en allianties, terwijl Japan met Rapidus versnelt. Dit zijn dure, langetermijninvesteringen, maar geografische diversificatie is essentieel geworden voor het land.
De Toekomst in 2026: Spanningen met Meer Aanbod
In 2026 zal er meer CoWoS-capaciteit zijn, plus de rijping van 3 nm (N3E/N3P) en de eerste significante volumes van 2 nm, vooral voor Apple. Desondanks blijft de vraag naar AI intens: als nieuwe versnellers de vraagcurve volgen, kan het relatieve tekort aan chips aanhouden, ondanks de uitbreidingen.
Sleutels om het Huidige Moment te Begrijpen
Geen Eenduidig Knelpunt: EUV, rendementen, CoWoS, HBM en interconnecties beïnvloeden gezamenlijk de uiteindelijke levertijd.
Structurele Asymmetrie: Weinig spelers domineren de leading-edge; verandering hierin vereist jaren en miljarden investeringen.
Waarde per Wafer: Gezien de vraag boven de aanbodniveau, prioriteren foundries de mix die de meeste inkomsten per mm² genereert: AI en high-end mobiele apparaten.
In de komende jaren blijft de chipmarkt fluctueren, en zoals altijd zullen bedrijven moeten innoveren en zich aanpassen aan de veranderingen in deze dynamische sector.