¿Cuánto les cuesta a AMD y NVIDIA fabricar los chips de sus GPU?

Escrito por Javier Lopez

El mercado de tarjetas gráficas está totalmente quebrado. Existe una diferencia de precios enorme actualmente que no vertebra correctamente dicho mercado, a lo que hay que sumar el problema de stock de la gama media de Pascal. Ambos problemas (precio y stock) se están viendo potenciados por la guerra de precios existente, pero ¿cuánto les cuesta realmente a AMD y NVIDIA fabricar una GPU?

Los costos para AMD y NVIDIA se disparan

Oblea-7-nm

El problema del costo de las obleas lo llevamos viviendo desde finales de 2016. Por aquel entonces ya adelantamos que el precio de dichas obleas se vería incrementado un 20% hasta por lo pronto 2019 y la verdad es que no hemos fallado por el momento.

Todos sabemos que la GPU es el componente esencial de toda tarjeta gráfica, y también sabemos que es el más caro de fabricar. Así, la mayor parte de los beneficios de AMD, NVIDIA y sus ensambladores van a partir del precio que las dos grandes compañías puedan fijar de estos.

Los precios están muy bien guardados por ambas, pero muchos especialistas han conseguido unas cifras de costos bastante relevantes que deben de acercarse a la realidad de ambas compañías. Así, el costo del paso de una R9 290X a Fury X supuso para AMD un desembolso aproximado de 41 dólares extra.

AMD costo comparación

En ambos casos el coste de la GPU es el mismo, aun con la diferencia de tamaño que existe. La explicación es que el proceso de 28 nm de TSMC para ambas tarjetas estaba en distintas fases de producción, así para la Fury X los taiwaneses tenían un nodo mucho más depurado y exento de fallos, por ende más productivo, por lo que pudieron ofrecer un mejor precio por chip y oblea.

hbm-area

Lo curioso de esto es que AMD en su día lo vendió con un diseño eficiente desde el punto de vista del espacio, pero realmente los costes aumentaron por apostar en su arquitectura por HBM e interposer.

Además, hay que tener en cuenta viendo los datos de costos que solamente el propio chip cuesta más de la mitad del costo total (no se incluye lógicamente disipador, embalajes etc etc, solo la tarjeta en sí misma).

¿Cómo es posible que un solo chip cueste tanto?

Todo depende de la litografía, del rendimiento de éxito de la misma y de las áreas que son aptas para cada diseño de un chip específico en cuanto a dimensiones se refiere. Si nos atenemos actualmente al estándar de 300 mm por oblea, lo que da un área total de aproximadamente 70.695 mm2, en el caso concreto de la R9 290X tendríamos los siguientes chips disponibles a 28 nm:

AMD R9 290X oblea

Dividiendo el número de chips operativos entre el precio de la oblea establecemos el coste de cada GPU.  A menor porcentaje de rendimiento del chip en cuestión menos frecuencia logrará soportar por su mayor tasa de defectos, o en su defecto podría ocupar un rango menor dentro de los chips de cada compañía.

Debido a la forma en la que se forman las obleas de silicio ultra puro, a más nos alejamos del centro menor rendimiento tendrá ese chip debido a que la concentración de cristales será más imperfecta, por lo que el proceso de grabado será a su vez más imperfecto.

A esto hay que sumarle los chips que se quedan fuera de la propia oblea, ya que por norma son de líneas rectas mientras que la oblea es circular, lo cual encarece también la media de chips.

Siendo más o menos específico, sabiendo que cada empresa usa sus propios baremos para cada cliente, podríamos decir que todo se resume a estos cálculos:

Rendimiento-por-oblea

Si seguimos con el ejemplo de AMD, en aquel entonces la oblea de 300 mm para poder realizar grabaciones a 28 nm costaba más o menos 4000 dólares aproximadamente. El problema es que el costo ha aumentado exponencialmente, ya que en la actualidad para AMD y NVIDIA una oblea del mismo tamaño se estima que les puede costar entre 7000 a 10000 dólares en TSMC.

NVIDIA dispara sus costes

GPU-NVIDIA-die

Centrándonos en NVIDIA y volviendo al presente, se estima que el coste del chip estrella en Pascal (GP102) con 471 mm2 era de unos 65 dólares, mientras que su sustituto en Turing (TU102) cuesta 100 dólares con 754 mm2, un aumento del coste entorno al 46%.

Para hacernos una idea más clara del por qué de este aumento usaremos dos obleas de 300 mm como referencia:

Como se aprecia, con un chip como el GP102 con sus 471 mm2 lograríamos sacar unos 112 chips operativos, pero si pasamos al TU102 (754 mm2) la cifra se reduce a 68 solamente, una caída del 60% de chips a mismo tamaño de oblea.

Si tenemos en cuenta que Pascal fue creada bajo el nodo de 16 nm y Turing ha sido fabricada con los 12 nm, ambos de TSMC, es comprensible que saliesen operativos más chips de los 68 que hemos mencionado antes, concretamente entre 71 y 72 según nuestros cálculos.

En cualquier caso, los cálculos estimados cifran un importante crecimiento de Pascal a Volta/Turing, donde las diferencias medias superan el 30% ampliamente:

GPU die NVIDIA coste

Como vemos, la reducción de nanómetros junto con el tamaño del die marcan el coste total del chip, y por ello en este caso hemos obtenido (entre otros factores) un precio de la serie Turing mayor.

Para ser específicos, el costo del chip ha aumentado un 46.4%, mientras que el precio PVP entre la GTX 1080 Ti y la RTX 2080 Ti ha subido un 44.63%. Por ello, tanto AMD como NVIDIA necesitan el tan codiciado proceso de fabricación de TSMC a 7 nm, donde los precios deberían ser mucho más competitivos y debería de verse reflejado en unos meses con la nueva generación y arquitectura de AMD (Navi).

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  • Joel F Canche Montoy

    Se habla de conste de componentes pero y los trabajadores Electricidad y cosas como eso quien los pagan, trabajan de gratis o que ?

    • Jorge Antonio Piris Da Motta

      Y bueno, eso se deduce de lo que cobran por producir los chips.

    • alxSoft

      Si soy carpintero, se da por echo que en el precio de venta de una silla, por dar un ejemplo, van implícitos los costos de materiales, mano de obra, gastos operativos, etc. para no enlistar todo!…. así, si tu quieres un comedor, solo tendrás que ir sumando el costo de los demás componentes!… o sea que me parece que está bien la cuenta

  • alxSoft

    Excelente artículo, muy bien detallado… y me supongo que a raíz de esto, entre menos unidades dedicadas como las RT, etc. se logra tener chips más pequeños con una mayor tasa de éxito y por tanto más económicos, será que además de madurar el Ray tracing AMD busca ahorrar dinero en tecnología que aun no está muy extendido su soporte por HW??

    • Javisoft

      De momento AMD no tiene unidades lógicas para trazado de rayos y por lo que dejó entrever lisa su seguirán las directrices de Microsoft (que remedio).

      Eso no implica que no desarrollen dichas unidades, pero quiere decir que pueden pensar a largo plazo y de mientras trabajar con shaders a modo de fuerza bruta, tal y como sugirió Microsoft.

      Veremos en que queda todo.

  • Joan martinez serra

    La mayoría del precio es por burbuja.. ahora han visto el tirón del gaming y a explotarlo al máximo pero las tarjetas profesionales de la serie Quadro, precisamente se han mantenido o bajado. O mejor dicho, las gaming se han puesto a su altura.
    La Quadro P4000 costaba 960 euros, ahora su RTX 4000 está por 845 en amazon alemania.
    Como son cabezones, suele pasar que una serie nueva acabe siendo más barata que la antigua porque no quieren hacer grandes descuentos porque va a cargo de la tienda..

    • Jorge Antonio Piris Da Motta

      vos decis que van a terminar reemplazando a esa gama por tarjetas que sirvan para ambas necesidades?

  • Ó.M.

    AMD fabrica el chip y se lo vende a los AIB. Fin. No le afecta si la memoria sube o baja o si una vez fabricadas (por el AIB) se envían por avion o por barco. Apenas fabrica GPUS (para consumer). El resto de componentes que no son el chip, no son la GPU, y no necesariamente tiene que ocuparse AMD (o Nvidia) de absolutamente nada.

    Por otra parte el precio de las obleas los tiene cerrados por lapsos que cubren años, ya sabrán ellos en qué momento cerrarlos o renogociarlos.

    Así pues, el tipo de memoria, la cantidad, etc. dependen del que hace el producto (juntando diferentes componentes). Y el precio que le quede dependerá de lo bueno o malo que sea haciéndolo.