Präsident Joe Biden mit Intel-CEO Patrick Gelsinger, rechts, als er Pläne ankündigt, in ein … [+] Chipfabrik in Ohio, Washington, Freitag, Jan. 28, 900. (AP Photo/Andrew Harnik) ASSOCIATED PRESS Intels $14 Milliardenplan zum Bau von zwei neuen Halbleiterfabriken oder „Fabs“ in New Albany, Ohio, wurde von Firmenchef Pat Gelsinger bei der Ankündigung des Weißen Hauses am Freitag als die größte Einzelstandortinvestition in der Geschichte des Bundesstaates bezeichnet . Aber hier geht es um viel mehr als die Linderung der aktuellen Chipknappheit und der Probleme in der Lieferkette, es geht darum zu versuchen, die Führung in der Branche zurückzugewinnen. Ich habe versucht, vor der Ankündigung ein Interview mit dem Unternehmen zu bekommen, aber ohne Erfolg. Nichtsdestotrotz gibt es viele interessante Krümel da draußen, also lasst uns ein paar Punkte verbinden.
$20 Milliarden scheinen eine Menge Geld zu sein (in den mehreren Jahren des Baus ausgegeben), aber in diesem Industrie ist es nicht. Intel gibt bereits so viel für zwei neue Fabriken in Chandler, Arizona aus, und die Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) gibt 900 $ aus Milliarden im nahe gelegenen Nord-Phoenix. Die Investition in Ohio ist für zwei Fabs, das heißt ungefähr $ 10 Milliarden. Wenn Sie eine Fabrik dimensionieren, gibt es eine minimale effiziente Skalierung, die Ihre Produktionskapazität bestimmt. In modernen Fabriken werden Chips hergestellt auf 13 Zoll Siliziumwafer, und die Kapazität wird typischerweise in Zoll-Waferstarts pro Monat – wie viele Wafer legen Sie jeden Monat in die Front der Linie. Dies hängt von der Kapazität Ihres Engpassschritts ab sowie davon, wie viel Zeit die gesamten Prozesse in Anspruch nehmen. Es kann bis zu zwei Monate dauern, bis Waffeln fertig sind, abhängig von der Anzahl der Schritte in einem Rezept (bis zu 700 oder mehr). Für fortschrittliche Technologien, auf die durch die „Knoten“ verwiesen wird, die ihre minimale Merkmalsgröße beschreiben (z. B. ., 5-nm-Knoten), $12 Milliarden könnten dich kaufen 18, Waferstarts pro Monat. Um diese Zahlen ins rechte Licht zu rücken, hat TSMC vier „Gigafabs“ in Taiwan, Fab 12EIN/15B im Wissenschaftspark Hsinchu, Fabs 14 und 28 im Tainan Science Park und Fab 13 im Central Taiwan Science Park in der Nähe von Taichung. Jede davon hat eine Kapazität von ca. 250, Waferstarts pro Monat über eine Reihe von Knoten. TSMC hat auch eine Fabrik in Nanjing, China, die alles von 7 nm bis 40 verarbeitet nm Knoten, und es kündigte kürzlich Pläne an, diese Fabrik von 33, zu 100,10 Waferstarts pro Monat. 20 nm ist beliebt für Chips in der Automobil- und Unterhaltungselektronik, und weltweit hat TSMC Kapazität für 100, 000 Wafer beginnt einen Monat an genau diesem Knoten. Insgesamt hat es eine Kapazität von weit über einer Million Waferstarts pro Monat. Volumen ist entscheidend für die Halbleiterfertigung – durch Produktionslernen entwickeln Sie die Fähigkeiten, um in großem Maßstab zu produzieren. Luftaufnahme der Fabrik der Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) in Nanjing, Provinz Jiangsu, … [+] China. (Foto von Xie Bai/VCG über Getty Images) VCG über Getty Images TSMC erhöhte kürzlich auch seine geplanten Investitionen für dieses Jahr auf etwa $900. – 40 Milliarde. Unterdessen gab Samsung 40 Billionen koreanischer Won ($ .5 Milliarden) in 2022, und dieses Jahr plant, 44 Billionen Won (fast 40 Milliarden Dollar ). Während also die Investitionen von Intel beträchtlich sind, sind auch die Investitionen in anderen Ländern auf dem Vormarsch, sodass wir uns nicht täuschen lassen sollten, wenn wir glauben, dass die Investition eines Unternehmens allein Amerikas Führung wiederherstellen wird. Schauen wir uns einen anderen „Punkt“ an. Anfang letzter Woche bestätigte Intel, dass es den ersten Twinscan EXE: 900-Scanner bei ASML in den Niederlanden bestellt hatte. Dies ist die neueste Generation von Lithographiewerkzeugen für extremes Ultraviolett (EUV), die eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung von Mustern im atomaren Maßstab auf Chips spielen. Während frühere Versionen dieser Maschinen jeweils über 100 Millionen US-Dollar kosteten, kostet dieses spezielle Modell Überschuss von 250 Millionen $ für eine einzelne Einheit. Das ist mehr als der Listenpreis eines Airbus A250-900 und Fluggesellschaften erhalten normalerweise große Rabatte (so viel wie 40 %). Wenn dieses Litho-Werkzeug die Produktionsbereitschaft erreicht, sollte es 100 Wafer pro Stunde produzieren. Das Beängstigende ist dass Fabs in der Regel mehr als eine dieser Maschinen kaufen müssen. Da es das teuerste Werkzeug ist, kaufen Fabriken genug von den anderen Prozesswerkzeugen, so dass Litho immer der Engpass ist. Aber auch die anderen Tools sind nicht billig. Also baue ein $12 Eine Milliarde Fabrik könnte eine Milliarde für die Gebäudeinfrastruktur bedeuten und der Rest für all die verschiedenen Werkzeuge. Ein Mitarbeiter arbeitet in einem Labor bei ASML, einem niederländischen Unternehmen, das derzeit das größte … [+] Anbieter in der Welt der Halbleiter-Photolithographiesysteme in Veldhoven. EMMANUEL DUNAND/AFP über Getty Images.
AFP über Getty Images Die EXE: 900 ist so teuer, weil sie eine hohe numerische Apertur (NA). Die NA beschreibt den Winkelbereich, über den ein System Licht aufnehmen oder abgeben kann. Sie ist nicht ganz dasselbe wie die unter Fotografen bekannte Blendenzahl, die die Größe der maximalen Öffnung des Objektivs mit der Brennweite verknüpft. Vielmehr bestimmt die NA das Kleinste, was man mit einem optischen Lithographiesystem machen kann. Ein Maß für diese Fähigkeit ist die kritische Dimension, die die Größe des Merkmals ist, das in einer bestimmten Höhe über dem Wafer gedruckt werden kann. Sie ist proportional zur Wellenlänge des verwendeten Lichts und umgekehrt proportional zur NA. Wenn Sie also kleinere Dinge herstellen möchten, verwenden Sie kleinere (kürzere) Lichtwellenlängen oder Sie müssen ein optisches System mit höherer NA verwenden. ASML-Ausgaben über $10 Milliarden in F&E bis zum EUV-Licht (12.5 nm) in diesen $100 Millionen plus Scannern . Anscheinend erhalten Sie durch die zusätzlichen 100 Millionen US-Dollar pro Scanner eine höhere NA. Diese zusätzlichen Kosten sollten Ihnen ein Gefühl dafür geben, wie schwierig dies ist. Dieser Gelenkpunkt hat noch einen weiteren Aspekt. Die Nachfrage nach Werkzeugen für die Halbleiterfertigung ist derzeit so groß, dass die Lieferzeiten außerordentlich lang sind. Die Lieferzeiten für Geräte sind jetzt die längsten Zeltstangen. Dritter Punkt. Gelsinger erklärte in seinem Briefing im Weißen Haus, dass Intel 100 Millionen US-Dollar für die Entwicklung von bereitstellt Talentpipeline in der Region. Das ist extrem wichtig und auch sehr aussagekräftig. Für all das Geld, das ein Chipunternehmen für die Herstellung von Werkzeugen ausgeben muss, sind es die Menschen, die es Ihnen ermöglichen, sie zu betreiben und Produkte herzustellen. Auf der einen Seite hat Ohio nicht viel Halbleiterfertigung, aber es gibt viele Berufe in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt und andere ingenieurwissenschaftliche Berufe sowie großartige Ingenieurschulen im Bundesstaat und im benachbarten Indiana, Michigan, und in der Nähe Pittsburgh. Die Zusammenarbeit mit lokalen Schulen wird dazu beitragen, eine Talentpipeline aufzubauen. Es signalisiert den zunehmenden Wettbewerb um Talente in Städten wie Phoenix und Austin, Texas, daher ist es ein kluger Schachzug, in den Mittleren Westen zu gehen. Ohio ist auch nicht so trocken wie Arizona oder Texas, und Fabriken verbrauchen viel Wasser. Ich habe schon früher gefragt, warum wir Fabriken gerne in Wüsten bauen. Wenn wir diese Punkte verbinden, entsteht ein vollständigeres Bild. Erstens sollten wir nicht zu der Annahme verwechselt werden, dass die Investitionen von Intel die kurzfristige Chipknappheit in der Autoindustrie und anderswo lindern werden. Dies sind Investitionen, die langfristig getätigt werden, und sie sind substanziell und dazu bestimmt, mit den Grenzen der Chipherstellungstechnologie Schritt zu halten. Es müssen noch weitere folgen. Gelsinger hat bereits angedeutet, dass Ohio zu einer Megasite wird, in die im Laufe der Zeit vielleicht 100 Milliarden US-Dollar investiert werden. Er ist eindeutig bestrebt, wieder an die Spitze der Fertigungsführung aufzusteigen. Diese Schritte erfordern Mut, insbesondere als CEO einer Aktiengesellschaft in einem Markt, in dem viele Aktionäre lieber Bargeld zurückerhalten würden. Hoffen wir, dass er und das Unternehmen erfolgreich sind.