Demanda demais por chips de 7 nanômetros: como isso afeta a mineração de criptografia?

Em 2019, o mundo dos semicondutores passou dos processos de produção anteriores de 14 e 16 nanômetros para o novo nó de 7 nanômetros da TSMC , com enormes repercussões para todo o setor de TI , devido às possibilidades oferecidas pelos novos chips , cada vez mais densos e eficientes , portanto, são capazes de melhorar o desempenho por watt dos vários produtos .

Essa transição também envolveu o setor de mineração de criptografia, onde o gigante Bitmain conseguiu antecipar, lançando os primeiros ASICs com chips de 7 nanômetros para mineração de Bitcoin já no final de 2018 .

De fato, foi em meados de 2018 que a TSMC, a principal fabricante de chips de Taiwan do setor, iniciou a produção de alto volume para bolachas com base no primeiro processo de produção de 7 nanômetros DUV (Deep UV Lithography) , permitindo clientes como Apple, Huawei, AMD, Qualcomm e até Bitmain iniciam dispositivos de produção em massa com base nos novos chips, que são objeto de anos de design.

São precisamente os processos de produção que sempre foram um elemento-chave no desenvolvimento e evolução do hardware de qualquer dispositivo de alta tecnologia (de CPUs a SoCs móveis, GPUs, FPGAs etc.), uma vez que o avanço dos nós de produção sempre permitiu um aumento na densidade de transistores por unidade de área, mantendo ou diminuindo (dependendo da frequência) o consumo de energia em comparação aos nós anteriores .

Infelizmente, ao longo dos anos, a corrida para litografias cada vez mais avançadas sofreu uma desaceleração substancial , devido em parte a algumas dificuldades na produção de máquinas para esses nós, em parte ao alto custo e baixos rendimentos oferecidos pelos primeiros chips de teste produzidos no país. primeiras bolachas, que exigiram refinamentos adicionais.

No entanto, a atual produção de 7 nanômetros já enfrentou inúmeros problemas.

A origem da sobrecarga do TSMC

Questões de concorrência

A transição dos processos de produção anteriores de 14 e 16 nanômetros para os atuais 10 e 7 nanômetros tem sido objeto de inúmeros atrasos e problemas nas Por exemplo, a Intel demorou dois anos a mais do que o esperado para desenvolver seu nó de 10 nanômetros , continuando a refinar seu nó de 14 nanômetros para manter seus produtos competitivos em termos de desempenho e, ao mesmo tempo, sacrificar a eficiência.

A Samsung, por outro lado, devido a alguns atrasos, começou a produzir em massa usando 7 nanômetros apenas no final de 2019 , acumulando um atraso de seis meses em comparação com o TSMC. Apesar disso, a empresa conseguiu imediatamente usar a tecnologia EUV ( Extreme UV Lithography ) para esse nó, em vez do DUV adotado pelo TSMC. Isso deve garantir rendimentos e desempenho de produção um pouco melhores, graças a um melhor padrão do layout de chips de 7 nanômetros , bem como a custos de produção mais baixos devido à necessidade de menos camadas e, portanto, máscaras.

A Global Foundries, por outro lado, cancelou praticamente seus planos de desenvolver e fabricar chips de 7 nanômetros devido a problemas e custos excessivos, de acordo com o anúncio feito em novembro de 2018.

Os primeiros chips de 7 nanômetros de 2018

Todos esses problemas e atrasos levaram à crescente demanda da única fundição capaz de produzir esses chips com rendimentos e volumes adequados : TSMC. A fabricante de chips de Taiwan, de fato, iniciou a produção em massa dos chips de 7 nanômetros no verão de 2018 . 

Os primeiros clientes foram certamente Apple (SoC A12) e Huawei (Kirin 980), seguidos imediatamente pela Qualcomm (Snapdragon 855), AMD (primeiro chip de teste Zen 2 e Vega 20) e a gigante da mineração Bitmain (primeiro chip de 7 nm BM1391).

Ao observar os dados relatados no final de 2018 pela TSMC , é possível notar que cerca de 10% da produção de bolachas de 7 nanômetros em 2018 foi destinada exclusivamente ao setor de mineração de criptografia . Desses 10%, a maioria dos pedidos foi certamente executada pela Bitmain , já que a empresa lançou no mercado o primeiro ASIC Antminer S15 de 7 nanômetros já em dezembro de 2018.

Empresas como Innosilicon, Ebang e Whatsminer, de fato, decidiram optar pelo processo de produção mais econômico de 10 nanômetros fornecido pela Samsung . Somente o OGM optou por confiar nos 7 nanômetros da TSMC como o Bitmain, mas o fraco desempenho de seus produtos levou a registrar uma enorme perda no setor de mineração de criptografia, na medida em que a empresa decidiu revisar sua posição na criptomoeda indústria .

Entre os clientes da TSMC, era (como todo ano) a Apple, que fazia 75% do total de pedidos de chips de 7 nanômetros, seguidos pela Huawei chinesa (HiSilicon), Qualcomm e, finalmente, AMD.

A alta demanda por chips em 2019 e os movimentos da Bitmain

Em 2019, a demanda por chips de 7 nanômetros não parou, pelo contrário, aumentou consideravelmente graças ao marketing de várias dezenas de milhões de unidades de smartphones com base no novo processador da Qualcomm: o Snapdragon 855. Basta mencionar que de fato, fabricantes como Xiaomi venderam quase 5 milhões de smartphones baseados neste chip em menos de seis meses (Mi 9 e Mi 9T Pro em particular).

Depois, há a Samsung , que nos EUA comercializou vários milhões de Samsung Galaxy S10 com base no mesmo SoC (na Europa e na China, esses dispositivos usam o Exynos 9820).

Em julho, a AMD comercializou os novos processadores AMD Ryzen 3000 fabricados com chips de 7 nanômetros , seguidos pelas novas GPUs Navi também produzidas com 7 nanômetros. Em agosto, os novos processadores de servidor AMD Epyc de segunda geração também foram disponibilizados para OEMs e grandes empresas, novamente usando o processo de produção de 7 nanômetros da TSMC. Graças ao seu alto desempenho e excelente relação preço / desempenho, os chips da AMD estão literalmente vendendo como pão quente, na medida em que a empresa teve várias dificuldades em garantir a disponibilidade adequada de seus produtos .

No setor de smartphones, a Apple anunciou em setembro seus novos iPhones baseados no A13, um novo SoC feito com um processo de produção avançado de 7 nanômetros (EUV) fabricado pela TSMC , que precisou converter algumas séries antigas baseadas no clássico DUV de 7 nm para atender à alta demanda por chips exigidos pela gigante de Cupertino. A Huawei também não recuou , anunciando alguns dias depois o novo SoC Kirin 990 5G, também fabricado com o EUV de 7 nanômetros.

Na frente de mineração de criptografia, houve o aumento do Bitcoin na primavera de 2019, acompanhado pela estréia dos novos ASICs pela Bitmain com base no novo chip de 7 nanômetros BM1397 , anunciado em abril passado . Isso, catalisado pelo preço crescente do Bitcoin até junho, alimentou a indústria de mineração, a ponto de vários fabricantes de hardware de mineração terem relatado uma demanda excessiva por dispositivos, até três vezes a capacidade de produção .

Precisamente por esse motivo , a Bitmain, entre o final de junho e o início de julho, encomendou da TSMC 30 mil bolachas de 7 nanômetros de chips , cuja entrega pela fundição está prevista para o mês de outubro / novembro , bem a tempo de montar e entregar os novos Antminer S17 + e T17 + , anunciados nos últimos dias.

A escassez atual de chips TSMC de 7 nanômetros

O acúmulo contínuo de pedidos da AMD e da Apple, graças ao sucesso inesperado de seus produtos , seguido também pelos pedidos contínuos da Qualcomm, Huawei e muitas outras empresas menores, incluindo Bitmain e recentemente Canaan , forçaram a TSMC a estender significativamente o tempo de entrega para seus produtos .

No mês passado , de fato, a fundição anunciou que, devido à alta demanda por chips de 7 nanômetros (DUV e EUV), seguida por uma enorme demanda por chips de 10 e 14 nanômetros, foi forçada a aumentar o tempo de entrega ( o tempo necessário para produzir os chips depois de comissionados), dos dois meses anteriores aos atuais seis meses . Uma variação bastante importante, que força os fabricantes a planejar novos produtos com muito cuidado, dados os prazos muito longos que podem alterar a competitividade e, portanto, as receitas de um determinado dispositivo .

Nos próximos meses, portanto, a situação pode se tornar muito delicada , uma vez que todos os slots de produção do fabricante de chips estão cheios e, dada a situação do prazo de entrega, provavelmente ainda será durante a maior parte de 2020 .

Os possíveis efeitos da escassez de mineração criptográfica

A escassez de chips de 7 nanômetros pode ter repercussões importantes em todos os setores em que o tempo é frequentemente crucial. Entre eles, destacam-se o mundo das GPUs, o mundo do SoC móvel e, claro, também da mineração de criptografia, em particular dos ASICs, em parte por causa da próxima redução pela metade do Bitcoin .

Não é por acaso que Bitmain e Canaan anunciaram recentemente os novos ASICs para mineração de Bitcoin , pois agora há pouco menos de 7 meses para a metade do BTC.

Ambos os fabricantes esperam entregar os novos produtos até o final do ano , deixando assim uma janela de tempo de cerca de 4/5 meses para as mineradoras acumularem o máximo de BTC possível em vista da metade , para maximizar o ROI. É difícil prever o que acontecerá a seguir . Muito dependerá do preço do Bitcoin depois da metade.

Se o preço for alto o suficiente, a corrida de mineração do Bitcoin poderá continuar; se, em vez disso, ocorrer o mesmo com o Litecoin , pode haver um declínio do hashrate do BTC, fazendo com que a maioria dos mineiros migre para outras moedas (BCH?) Enquanto à espera de uma recuperação do preço do BTC.

De qualquer forma, todo o setor de mineração de criptografia pode ser afetado negativamente pela escassez (o Innosilicon já está enfrentando problemas, por exemplo) se os pedidos das bolachas feitas pelos vários fabricantes forem insuficientes para a demanda por produtos de mineração de criptografia . Nesse caso, pode haver um aumento significativo nos preços do ASIC para mineração, causado pela escassez de produtos disponíveis no mercado.

Esta situação já ocorreu várias vezes no passado . Por exemplo, em 2017, as placas de vídeo literalmente saíram dos trilhos , com preços que mais que triplicaram. Ou, voltando aos dias atuais, durante os meses de verão, muitas vezes havia dificuldades em obter o novo Antminer, dada a demanda excessiva.

Se a demanda já alta por produtos fosse acompanhada pela agravante falta de chips, o preço dos ASICs poderia facilmente duplicar, triplicar ou aumentar ainda mais, embora muito dependa do preço do Bitcoin , que sempre foi um fator crucial para determinação da rentabilidade da mineração.

Efeitos potenciais também para a mineração de Monero

Em 30 de novembro, a Monero implementará um fork para mudar para o novo Proof of Work RandomX, um PoW compatível com CPU . Esse novo mecanismo de Prova de trabalho eliminará novamente ASICs e FPGAs da mineração da criptomoeda. Além disso, como o rendimento na mineração de placas de vídeo cairá drasticamente, inicialmente apenas as CPUs permanecerão adequadas para a mineração de criptografia .

Nas últimas semanas, as primeiras ferramentas de mineração compatíveis com RandomX foram disponibilizadas , permitindo aos usuários avaliar diretamente o desempenho da mineração com o futuro PoW da Monero.

Desde os primeiros testes realizados, entre todos os processadores testados, surgiu uma interessante vantagem de desempenho para os novos CPUs AMD Ryzen , em particular para a terceira geração de CPUs baseada na arquitetura ZEN 2, construída nos chips TSMC de 7 nanômetros . Esses modelos de CPU específicos, de fato, possuem grandes quantidades de caches de primeiro, segundo e terceiro níveis , praticamente o dobro da primeira e segunda geração do AMD Ryzen e das soluções atuais oferecidas pela Intel.

Atualmente, o modelo com melhor desempenho é definitivamente o Ryzen 9 3900x , equipado com 12 núcleos e 24 threads em um clock base de 3,8 GHz. Esta CPU pode atingir um hashrate próximo a 11500-12000 H / s , com um consumo de energia de cerca de 150 watts . No entanto, o preço não é o mais barato, pois é difícil encontrar o Ryzen 3900x por menos de 600 euros . 

O modelo com a maior relação preço / desempenho é definitivamente o Ryzen 5 3600, uma solução com seis núcleos e 12 threads operando com um clock base de 3,6 GHz . Na verdade, ele pode obter um hashrate de quase 6300 Hash / s , todos com um consumo de energia de 80 a 90 watts apenas para a CPU e um preço abaixo de 190 euros .

O sucesso da Ryzen 3000 e a escassez

No momento, graças ao alto desempenho pelo preço oferecido por essas CPUs em todos os setores (não apenas na mineração), as vendas registradas pela AMD provaram ser mais altas do que o esperado, levando a muitas dificuldades em encontrar os melhores modelos de desempenho . em particular o 3900X e o futuro 3950X , duas soluções também muitCom a migração dos mineradores da Monero das GPUs para as CPUs, muitos optam pelo desenvolvimento de sistemas baseados nos novos processadores AMD Ryzen 3000 (além do futuro Threadripper 3000), correndo o risco de comprometer ainda mais a já alta demanda por esses produtos .

Como mencionado acima para ASICs, a mistura entre o interesse dos mineradores e o interesse considerável dos clientes da AMD (dado o excelente desempenho desses CPUs) combinados com a escassez de chips de 7 nanômetros nos quais eles são baseados, podem ter repercussões extremas os preços desses produtos, que hoje já são praticamente inatingíveis a preços de tabela (é feita referência a 3900X), dada a alta demanda .

Portanto, será necessário avaliar bem o que acontecerá no final de novembro e durante o mês de dezembro na rede Monero, mas já nas últimas semanas várias moedas secundárias (ARQ, DERO, LUX) estão migrando para o PoW RandomX , aumentando assim o interesse nessas CPUs.

O futuro dos semicondutores

Samsung vem em auxílio com a produção de chips EUV de 7 nanômetros

Entre todas as notícias negativas das últimas semanas no mundo dos semicondutores, durante a temporada de verão, a Samsung iniciou a produção em massa de chips EUV de 7 nanômetros, juntando-se ao único fabricante atual até hoje , o TSMC.

No entanto, como a Samsung não é apenas uma fundição para clientes terceirizados, mas também fabricante de muitos produtos baseados em seus chips, é muito provável que a gigante sul-coreana dê inicialmente prioridade a seus produtos , em particular ao novo SoC Exynos 9825 usado no recém-anunciado smartphone Galaxy Note 10. Além disso, o fabricante sul-coreano certamente já está trabalhando no futuro Exynos 9830, esperado no futuro Galaxy S11, que será lançado em fevereiro de 2020.

De qualquer forma, a empresa parece ter dado uma capacidade de produção decente para chips EUV de 7 nanômetros durante os primeiros meses de 2020 . Um dos primeiros clientes a encomendar sua produção é a Nvidia, que anunciará as novas placas de vídeo de 7 nanômetros Ampere em 2020.

No campo de mineração de criptografia, é muito provável que o Innosilicon (já cliente da Samsung) possa tirar proveito do EUV de 7 nanômetros para reduzir o DIE de seus ASICs atualmente fabricados na Samsung, mas com 10 nanômetros . Isso pode acontecer já na primeira parte de 2020, embora uito dependa dos rendimentos e slots de produção alocados pela própria Samsung.

Rumo a 5 nanômetros no final de 2020

Imediatamente após o EUV de 7 nanômetros (também chamado de 7nm +), a TSMC já anunciou sua intenção de iniciar a produção de chips EUV de 5 nanômetros, oferecendo uma redução da área com o mesmo transiente igual a 40% e um aumento de 15% no desempenho mantendo o mesmo consumo.

Os primeiros chips de 5 nanômetros serão produzidos em volumes até meados de 2020 , embora a produção de risco comece nos primeiros meses do ano. Como sempre, o primeiro cliente será a Apple, com os processadores do futuro iPhone 2020.

Dificilmente veremos os primeiros ASICs com esse processo de produção antes do início de 2021, devido aos custos das primeiras produções, sustentáveis ​​apenas por empresas com grandes volumes de produção. Talvez a Bitmain proponha um ASIC com chips de 5 nanômetros no início de 2021 (supostamente Antminer S19 ou S21), mas, como sempre, muito dependerá do preço do Bitcoin, que, considerando também a metade de 2020, terá que ser rentável para os altos custos de projeto e desenvolvimento de futuros chips de 5 nanômetros .

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Fernanda Noguera

Fernanda Noguera

Fernanda Noguera sempre dividiu sua paixão pela comunicação com a moda e o mundo fitness.

Formada em Publicidade e Marketing, é blogueira há 10 anos, além de atriz, apresentadora de programa de TV, consultora de imagem e Personal Stylist.

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