São necessárias ferramentas de fabricação de wafer cada vez mais sofisticadas para produzir chips em tecnologias de processo de ponta, o que aumenta os custos a cada novo nó. Analistas da International Business Strategies acreditam que a situação irá piorar nos 2nm, com os custos dos chips a crescerem cerca de 50% em comparação com os processadores de 3nm, relatam Nikkeisresultando em um preço de US$ 30.000 para cada wafer de chips de 2 nm.
A IBS estima que uma fábrica com capacidade de 2 nm e capacidade de cerca de 50.000 wafers iniciados por mês (WSPM) custa cerca de US$ 28 bilhões, acima dos cerca de US$ 20 bilhões para uma fábrica de 3 nm com capacidade de produção semelhante. O aumento de custos será impulsionado pelo aumento do número de ferramentas litográficas EUV necessárias para manter uma capacidade de 50.000 WSPM para uma tecnologia de classe de 2 nm. Isto aumentará significativamente os custos de produção por wafer e por chip, o que afetará inevitavelmente as empresas que utilizam tecnologias de fabricação de ponta, como a Apple, que é atualmente a única empresa que produz em massa processadores para smartphones e PCs usando o mais recente N3B da TSMC (3nm- processo de fabricação de classe).
A IBS estima ainda que custará à Apple cerca de US$ 30.000 para processar um único wafer de 300 mm usando o processo de fabricação N2 da TSMC quando for introduzido no período 2025-2026, o que representa cerca de US$ 20.000 para um wafer baseado em N3, conforme estimado pela IBS e alguns outros analistas. Um aumento tangível no custo por wafer aumentará inevitavelmente o custo por chip numa margem semelhante.
No entanto, o IBS parece um pouco dramático com sua estimativa de custo por chip. A empresa acredita que o custo atual de 3 nm por chip da Apple é de cerca de US$ 50, mas não define o tamanho do chip. Pesquisa Arete estima que o mais recente sistema em chip A17 Pro da Apple para smartphones tem um tamanho de matriz entre 100 mm ^ 2 e 110 mm ^ 2, o que está alinhado com os tamanhos de matriz da geração anterior A15 da empresa (107,7 mm ^ 2) e A16 (cerca de 5% maior que A15,
portanto, aproximadamente 113 mm ^ 2) SoCs. Se o A17 Pro da Apple tiver um tamanho de matriz de 105 mm ^ 2, então um wafer de 300 mm pode acomodar 586 deles, o que eleva seu custo para aproximadamente US$ 34 com um rendimento irreal de 100% e US$ 40 com um rendimento mais realista de 85%.
A International Business Strategies estima ainda que um ‘chip Apple’ de 2 nm custará cerca de US$ 85, acima dos US$ 50, o que implica rendimentos bastante baixos. Custando US$ 30.000 por wafer e 85% de rendimento, um único chip de 105 mm^2 custaria US$ 60, mas esta é uma estimativa muito aproximada.
Em contraste, uma projeção do início deste ano indicou um custo de US$ 25.000 por wafer de 2 nm nas fábricas da TSMC, lembrando-nos que as estimativas podem variar significativamente.
Mesmo com estimativas muito aproximadas sobre os custos de fabricação de 2 nm e custos de wafer, está claro que os chips fabricados usando um nó de 2 nm serão mais caros do que os processadores produzidos em uma tecnologia de processo de classe de 3 nm. Dito isto, espera-se que empresas como a AMD e a Intel acelerem a adopção de designs multi-chipset compostos por chips fabricados em diferentes nós nos próximos anos, custeando assim os custos associados aos nós de ponta. Enquanto isso, é provável que os processadores dos smartphones mantenham designs monolíticos por um tempo, já que os custos de embalagens avançadas ainda são bastante elevados.