Hlavní navigace

Raspberry Pi je nedostatkovým zbožím. Kde drhne dodavatelský řetězec?

11. 2. 2022
Doba čtení: 9 minut

Sdílet

 Autor: Depositphotos
Doby přemýšlení, jestli Raspberry Pi 4B 8GB koupit hned, nebo počkat až zlevní, jsou tytam. Všechny modely čtvrté řady na trhu chybí, stejně jako čipy do aut a grafické karty. Lze očekávat zlepšení?

Příčiny

Nedostupnost Raspberry Pi, ať již čtvrté generace či modelů jiných, je důsledkem celé škály dílčích příčin. Nelze vinit jednu konkrétní událost. Ano, jistě lze říci, že kdyby nebylo pandemie viru SARS-Cov-2, TSMC by běžela na vyšší obrátky, Saumsung by běžel na vyšší obrátky a zásoby všech komponent tvořících Raspberry Pi by do Anglie proudily plynule. Ale to nic nemění na řadě dalších aspektů, z nichž ty nejviditelnější si projdeme.

Tak předně je potřeba hledat příčinu ve výrobě čipů. Už i Novinky si všimly, že zatímco před pandemií měly firmy zásoby čipů na 40 dnů, dnes je to s bídou 5 dnů, říká vláda USA. Šéf Raspberry Eben Upton psal loni v říjnu zejména o dopadech na 40nm a horší produkty, což znamená starší generace Raspberry Pi, než tu poslední (jejíž SoC je vyráběno 28nm procesem). Vysloveně tehdy napsal, že očekávají, že budou mít pro nadcházejících 12 měsíců dostatek 28nm čipů pro Raspberry Pi 4 i Compute Module 4 a že dokonce vidí první náznaky toho, že se situace v dodavatelských řetězcích zlepšuje.

Od té doby uběhlo více než čtvrt roku a stav dostupnosti 28nm Raspberry Pi 4B hovoří jinými slovy. Není, nejsou a pokud, tak třeba Rpishop přijímá předobjednávky s předpokladem dodání od konce února po konec března (dle paměťové varianty modelu 4B). To vše je mimo jiné důsledek on-demand ekonomiky dodávajících průběžné zásoby z výroby na druhém konci světa. Je to systém ekonomicky nejefektivnější, na druhou stranu takový Pjotr Kapica věděl, proč ve svém ústavu shromažďuje neuvěřitelné zásoby všeho, co by se někdy mohlo hodit.

Říjnové oznámení Ebena Uptona je posledním na blogu nadace Raspberry, takže zkusme trochu vařit z vody a na chvíli předpokládat, že jde hlavně o nedostupnosti výrobních kapacit pro 28nm ARM SoC Broadcom BCM2711, které poslední generace jednodeskového počítače od Raspberry využívá. Ať již jeho výroba probíhá u kteréhokoli z možných výrobců disponujících 28nm procesem, jedno je jasné: i na tomto relativně levném výrobním procesu je velký převis zájmu nad dostupnými kapacitami. Ty primárně tvoří 28nm linky u TSMC, Samsungu, GlobalFoundries(?), UMC, případně čínského SMIC.

Problém s 28 nanometry způsobuje i 7nm a 5nm EUV výroba

Přední stránky IT médií obvykle plní texty o špičkových výrobních procesech. Tu o tom, jak TSMC nasadila na 7nm proces EUV skenery od ASML. Tu o tom, jak realizuje rizikovou výrobu 5nm procesem pro Apple, nebo chystá 3nm linky i pro Intel a do toho řeší, že bude zase ve vyšší míře muset používat multi-patterning, vícenásobné osvity waferů, které několikanásobně prodlužují proces výroby čipů, čímž snižují celkové množství čipů, které mohou linku za jednotku času opustit. Podobně u Samsungu.

Ale mnoho výrobců čipů, včetně těchto špičkových, samozřejmě i nadále drží starší výrobní procesy (10/12nm FinFET, 14/16nm FinFET, ale i ty planární jako 28nm – 40nm – 65nm – 90nm – 130nm i starší). Ono často nelze daný čip ani vyrobit pokročilejším výrobním procesem, protože by bylo fyzicky nemožné z něj vyvést všechna rozhraní do pouzdra. A ne všude je potřeba EUV litografie, ostatně ne vše musí být vyráběno planární technikou za použití imersní litografie.

Nicméně většina bohatých zákazníků TSMC a Samsungu, a stejně tak Intel sám pro sebe, potřebuje primárně ty nejlepší výrobní procesy. Ať již tedy porostou nové výrobní podniky těchto firem v jihovýchodní Asii, nebo v USA, nebo v Evropě či jinde, půjde primárně, v podstatě výhradně o továrny na EUV procesy. Cokoli vyžaduje starší výrobní proces, musí chtě-nechtě paběrkovat v rámci existujících výrobních kapacit, které se nezvětšují, spíše naopak.

V momentě, kdy například pro TSMC bude lukrativnější tu dosud výdělečnou 28nm linku přestavět na 3nm EUV linku, stane se tak a dostupné výrobní kapacity pro Raspberry a ostatní se zase zmenší. Raspberry si samozřejmě může zadat návrh vícejádrového čipu pro FinFET proces a posunout se třeba na 16nm proces TSMC či 14nm Samsung/GlobalFoundries (či jejich 12nm die-shrink). Ale tyto procesy jsou v přepočtu na wafer výrazně dražší a neúnosně by to prodražilo o jednodeskové počítače Raspberry.

Kdo vytěžuje velkopekárny čipů

Celý svět ví, že Samsung i TSMC jsou v přetlaku zájmu o výrobu. Intel zatím své Foundry Services pro jiné výrobce nespustil. Společnost Apple u TSMC dělá vlastní ARMy, přesunula se k TSMC výroba z továren Intelu, takže Intelu se trochu uvolnily ruce (což s přechodem od 4jádrových CPU na vícejádrová beztak potřeboval), ale přetížení TSMC vzrostlo.

Aby toho nebylo málo, pod Gelsingerovým vedením si Intel připustil, že na tempo TSMC prostě nestačí a bude u něj vyrábět mnohé své produkty (třeba 6nm GPU pro své velké grafiky a také nějaké Xeony). Opět tím vzrůstá tlak na kapacity u TSMC. A i AMD neustále zvyšuje objemy výroby u TSMC, jde nyní o jednoho z největších partnerů tchaj-wanské pekárny čipů, ne-li již největšího (čiplety pro Ryzeny, plus pouzdření včetně obrovské 3D V-NAND, GPU do Radeonů, čipy pro Xboxy a Playstationy, to vše vyrábí AMD u TSMC). AMD představuje stále rostoucí objemy výroby u TSMC a TSMC ráda firmě AMD vyhoví ve všem, co je v jejích silách. A AMD chce a potřebuje vše, co TSMC může nabídnout, protože poslední roky roste bezprecedentním tempem.

Když si to u TSMC náhodou nepokazí Nvidia nějakým příliš hrubým vyjednáváním o podmínkách 7nm výroby GPU (což vyústilo v to, že aktuální generace GPU Nvidia je vyráběna horším 8nm procesem u Samsungu), tak je to také Nvidia, která ráda využije jakýchkoli objemů výroby, které se jí u TSMC podaří získat. A když je náhodou nezíská u TSMC, tak jde právě k Samsungu a zabere výrobní kapacity u něj. Jihokorejský gigant si samozřejmě drží významnou část svých výrobních kapacit na své produkty (SoC Exynos, modemy, DDR4 + DDR5 RAM, paměťové čipy pro grafické karty, NAND flash a různé další čipy typu smartphonových fotosnímačů ISOCELL). O další kapacity u obou výrobců se poperou zejména ti významní prvořadí tvůrci ARM SoC jako Qualcomm a MediaTek.

To vše jsou dobře platící zákazníci, kteří nemají problém si připlatit za přednostní výrobu čipů či přímo exkluzitivtu daného procesu po určitou dobu (například Apple u TSMC). U všech (kromě ARMistů) jde o výrobu CPU či GPU, která se často prodávají v rámci produktů za vyšší desítky tisíc Kč (všechny ty Xeony, EPYCy, GeForce) – ostatně v těchto týdnech si můžete všimnout, jak se AMD nijak zvlášť nehrne do nových Ryzenů. Ty se totiž prodávají v cenovém rozpětí řekněme 10 až 25 tisíc Kč, zatímco když stejné kusy křemíků dá do EPYCů, může je prodávat za několikanásobné ceny do serverů či superpočítačů. AMD, jak již jsme si řekli, v posledních letech brutálně roste a je to dáno vedle nesporné kvality jejích CPU a GPU právě i tímto přístupem.

Kde v tom zbývá prostor na výrobu technologicky starých a levných SoC pro Raspberry? Je ho stále méně. Ano, stále se vyrábí spousta čipů pre-FinFET procesy – tam, kde nevadí nižší výkon / vyšší spotřeba, fabless výrobci rádi využívají výrazně levnější wafery. Jde právě o 28nm výrobu, kterou je produkován Broadcom BCM2711 pro Raspberry Pi 4. Ale obecně platí, že výše uvedené mega-korporace mohou přeplatit kohokoli menšího a Raspberry Pi se svými ARMíky od Broadcommu je malá ryba ve zmenšujícím se 28nm/40nm rybníčku, jakkoli Broadcomm samotný je významným hráčem na procesorovém poli.

Kdy problémy skončí a co by mělo Raspberry dělat

Letmý pohled do nabídky Rpishopu říká toto: Raspberry Pi 4 Model B v 1GB a 2GB variantě je dostupný k předobjednání s předběžným termínem 11.února 2022. Dále 4GB a 8GB varianta má předobjednávky na 15. března 2022. Zdali to jsou reálná data, těžko v tuto chvíli předjímat. Pokud ano, tak kolik kusů prodejci nakonec dorazí, je též otázkou do pranice.

Co platí obecně pro celý polovodičový segment, od GPU pro Radeony a GeForce, přes automotive až po jednodeskové počítače, je to, že výrobní kapacity jsou prakticky rozebrané pro celý tento rok a pro různé výrobní procesy i pro rok příští. Vždyť i Intel, když chtěl kapacity u TSMC, musel dopředu zaplatit miliardy USD za kapacity v továrnách, které často ještě neexistují a TSMC je teprve nyní dostaví a ASML teprve nyní pro ně vyrobí EUV stroje. A stejně jako Intel musela sklopit krovky i Nvidia. Takto rozsáhlá je krize v celém systému výroby čipů, vůbec se přitom nebavíme o dodávkách materiálů, problémech s vodou na Tchaj-wanu či dopadu pandemie SARS-Cov-2 na zaměstnance v TSMC či Samsungu pracující.

I proto Evropská unie láká miliardovými pobídkami výrobce čipů, aby nestavěli jen v USA, ale i na starém kontinentu. Šéf Intelu si již potřásal rukou s francouzským prezidentem Macronem a jsou snahy dostat do Evropy i TSMC či Samsung. Ale to vše jsou běhy na dlouhou trať, technologicky aktuální továrnu na výrobu čipů nelze postavit, vybavit a naplnit vyškoleným personálem za pár měsíců. Jde o proces trvající jednotky let a my jsme optimisticky někde před polovinou jeho průběhu, realisticky spíš na začátku.

Nejde přitom jen o GPU, CPU, SoC. Problémy s dodávkami jsou i u dílčích čipů PMIC pro DDR5 moduly (řídí napájení), dalších malých aktivních, ale již i pasivních součástek. Dostupnost finálních výrobků je už řadu měsíců mizerná i v takové oblasti jako jsou ATX zdroje pro PC. Do toho tu máme skalpery, kteří dokáží vykoupit omezenou nabídku kusů na trhu a obratem je nabídnout na Aukru či eBay za několikanásobné ceny. I samy e-shopy dnes prodávají grafické karty za násobky doporučených cen prostě proto, že mají s ohledem na nedostupnost kusů na trhu jinou možnost, jak na tom aspoň trochu vydělat.

DT24

Dokud budou zákazníci, co jsou ochotní dát 40 tisíc Kč za Radeon 6900 XT či 70 tisíc Kč za GeForce RTX 3090 a dokud dále bude výhodnější těžit na GPU bitcoiny než hrát hry, pak se situace nezlepší a významná část produkce drahého prostoru na křemíkových waferech bude buď využívána na těžbu, nebo pro zisk prodejců či překupníků. Loňský rok byl v tomto i ve výrobních problémech mizerný. Letos žádné zlepšení nečekejme. Někdy v roce 2023 možná začneme vidět světlo na konci tunelu. Jak dlouhý tunel to ale bude, to ukáží až nadcházející měsíce. Jsa raději příjemně překvapený pesimista to vídím nejdřív na rok 2024, a to ne jeho začátek

Jedním jsem si skoro jistý: žádné Raspberry Pi 5 hned tak nečekejme. Jediná možnost je posunout budoucí SoC výše a navrhnout například 8jádrový ARM, vyráběný 14nm FinFET procesem u Samsung/GlobalFoundries a doprovodit jej na jednodeskovém počítači adekvátním zlepšením i ostatních parametrů. Výsledkem takového postupu však nemůže být nic jiného, že jednodeskový počítač s cenovkou spíše 5 tisíc Kč, než současných 949 až 2119 Kč. Toto je složitá doba, kterou nezvládají hladce proplouvat ani obří korporace, natož malá nadace Raspberry.

Byl pro vás článek přínosný?

Autor článku

Příznivec open-source rád píšící i o ne-IT tématech. Odpůrce softwarových patentů a omezování občanských svobod ve prospěch korporací.