Кінець закону Мура та зниження цін на ігрове обладнання

Протягом більше ніж чотирьох десятиліть відеоігрові консолі слідували перевіреній схемі: запускались за високою ціною, а потім зазнавали періодичних знижок та отримували компактніші версії завдяки постійному розвитку виробництв кремнію. Від Atari VCS у 1970-х до PlayStation 4 та Xbox One у 2010-х, виробники консолей використовували закон Мура — подвоєння щільності транзисторів приблизно кожні два роки — для створення менших, більш холодних та дешевших пристроїв. Однак сьогодні, коли прогрес у виробництві сповільнюється, а витрати зростають, ця передбачувана тенденція починає руйнуватись. Замість зниження цін ми спостерігаємо зростання цін на консолі поточного покоління, а відродження компактних моделей схоже затримується на невизначений термін.

Останні легкі зменшення розмірів чіпів

Історично друге або третє оновлення апаратного забезпечення консолі передбачало перехід, наприклад, з 90 нм для ЦП та ГП до 65 нм, потім до 45 нм і так далі. Кожне зменшення розміру чіпа приносить кілька переваг:

• Зниження споживаної потужності: менше струму потрібно для перемикання транзистора.
• Менше виділення тепла: менше термічних “гарячих точок”, компактніші системи охолодження.
• Вищий вихід з пластин: більше чіпів на кремнієвій пластині, що знижує собівартість одиниці продукції.
• Фізична консолідація: менші корпуси, легші блоки живлення.

Візьмемо за приклад Xbox 360 від Microsoft: його реалізація ЦП/ГП/eDRAM пройшла шлях від чотирьох окремих чіпів на 90 нм у 2005 році до єдиного об’єднаного SoC на 45 нм до 2010 року. Це зменшення знизило пікову споживану потужність з 203 Вт до 133 Вт і допомогло позбутися знаменитої “червоного кола смерті”. 60-відсоткове зменшення логічного чіпа PS2 Slim також сприяло можливості Sony знизити ціни з $299 на старті до $99 за десятиліття.

Уповільнення переходів на нові технологічні вузли та зростання витрат

Перемістимось до сучасних консолей. PlayStation 5 та Xbox Series X|S були запущені на 7 нм технології TSMC наприкінці 2020 року. Єдине середнє оновлення на 6 нм з’явилось наприкінці 2022 року — переважно для підвищення енергоефективності, а не для покращення продуктивності — і в найближчому майбутньому не передбачається суттєвих зменшень розмірів чіпів. Чому?

• Складність EUV мультипатернізації: Просунуті технологічні вузли, що перевищують 5 нм, значною мірою залежать від літографії з екстремальним ультрафіолетом (EUV). Кожна додаткова маска або проходження EUV збільшують витрати на пластину.
• Проблеми з виходом: Виходи N3 у TSMC та 18A у Intel страждають від високої щільності дефектів, що означає менше придатних чіпів на пластині та зростання цін на одиницю продукції.
• Дослідження та капітальні витрати: Будівництво фабрик наступного покоління зараз коштує понад $20 мільярдів. Лише кілька компаній — TSMC, Samsung, Intel — можуть витримати такі інвестиції, і вони передають витрати споживачам.
• Фізичні обмеження: На підплощинах менше 2 нм квантове тунелювання і варіативність стають екзистенційними бар’єрами, якщо не з’являться радикальні матеріали або архітектури транзисторів.

Виклики в розвитку нових технологічних вузлів

За словами Пета Гелсінгера, генерального директора Intel, “Ми вступаємо в еру інновацій, що виходять за межі площинних транзисторів — поєднуючи 3D-складання, транзистори з повним оточенням (GAA) та чіплети для підтримки масштабування продуктивності.” Проте спостерігачі індустрії зазначають, що вузли Intel 20A та 18A затримуються на кілька кварталів, а N3 від TSMC стикається з проблемами виходу. Оскільки ціни на пластини зростають з приблизно $7,000 за 7 нм до понад $20,000 за 3 нм, будь-який виробник консолей, що сподівається на зменшення розміру чіпів з 5 нм до 3 нм, повинен зважати на економіку пластин, яка швидко нівелює переваги зниження витрат.

Нові альтернативи: чіплети та 3D-складання

Оскільки просування монолітних вузлів сповільнюється, екосистема напівпровідників переходить до альтернативних стратегій масштабування:

• Інтеграція чіплетів: Процесори AMD Ryzen та EPYC використовують кілька чіплетів на 5 нм та 7 нм, з’єднаних через розширене пакування. У ігрових консолях підхід з чіплетами може дозволити розподілити ядра ЦП, обчислювальні блоки ГП та спеціалізовані блоки ШІ на менших чіпах, покращуючи вихід та гнучкість.
• 3D IC складання: Такі технології, як CoWoS від TSMC або Foveros від Intel, складають пам’яті над логічними чіпами, зменшуючи площу та підвищуючи пропускну здатність, одночасно керуючи щільністю потужності.

Проте ці методи упаковки додають складності та витрат — маршрутизація, термічне управління та додаткові вимоги до тестування можуть переважити заощадження від зменшення розміру чіпа у багатьох споживчих продуктах.

Динаміка ринку та постачання

Окрім виробництва, глобальні фактори впливають на ціни консолей:

• Інфляція: Індекси споживчих цін у 2023-2024 роках досягли найвищих рівнів за 40 років, що призвело до зростання витрат на логістику, працю та компоненти.
• Геополітичні торгові політики: Контроль США над експортом передових напівпровідників до Китаю збільшує витрати на дотримання норм і перенаправляє ланцюги постачання.
• Пандемічні перебої: Проблеми з портами та нестача сировини тривають, що утримує довгі терміни постачання компонентів та високі спотові надбавки.
• Стратегії маржі: Історично виробники консолей приймали дуже низькі або негативні маржі на апаратуру, щоб стимулювати продажі програмного забезпечення та послуг. Нещодавно компанії, такі як Nintendo та Microsoft, вказали на зміну в бік здоровіших валових марж на апаратуру.

Приклад Switch 2

У травні 2025 року Nintendo випустила Switch 2 за стартовою ціною $449 — на $150 дорожче, ніж оригінальний Switch. Під капотом знаходиться спеціальний SoC “Mariko X2”, виготовлений на 5 нм технології TSMC, з чотирьохядерним процесором Arm Cortex-A78 на частоті до 3.2 ГГц та 8-CU GPU RDNA2 з тактовою частотою 2.2 ГГц, а також 8 ГБ LPDDR5 на 6,400 МТ/с. Хоча це оновлення на 5 нм покращує тривалість роботи батареї (приблизно на 20 відсотків) та термічний запас, висока вартість пластини N5 та обмежена кількість чіпів нівелюють будь-які потенційні знижки. Аналітики Jon Peddie Research зазначають, що “витрати на обробку на транзистор досягли плато; поступові заощадження на технологічних вузлах більше не виправдовують масштаб для споживчих портативних пристроїв.”

Перспективи: Чи знизяться ціни знову?

Експерти розділені в думках. Дженсен Хуанг, генеральний директор NVIDIA, стверджує, що архітектурні інновації — такі як DPX, попереднє використання RT та ядра Transformer Engine — можуть забезпечити стрибки продуктивності без залежності від зменшення розмірів чіпів. З іншого боку, промисловий консультант Стейсі Лунді зазначає, що “без переходів на підплощини менше 6 нм кожні кілька років, існуючі гравці матимуть труднощі з передачею заощаджень споживачам.”

Деякі потенційні точки повороту:

• Масове впровадження другого покоління EUV та High-NA EUV, що знижує кількість масок.
• Успішний перехід на транзистори з кремнію-германію або вуглецевих нанотрубок, що відкриває нову еру продуктивності.
• Торгові угоди, що відновлюють конкурентоспроможні поставки пластин і полегшують експортний контроль.

До того часу покупцям консолей слід бути готовими платити повну ціну або навіть більше — і очікувати менше “Slim” версій та постійних знижок. Оскільки індустрія напівпровідників наближається до фізичних меж кремнію, відеоігрові консолі можуть більше не бути тими доступними другорядними варіантами, якими вони були раніше.