Инвестиции Intel в Огайо: соединение некоторых точек

План Intel стоимостью 20 миллиардов долларов по строительству двух новых полупроводниковых заводов или «фабрик» в Нью-Олбани, штат Огайо, был описан генеральным директором компании Пэтом Гелсингером в заявлении Белого дома в пятницу как крупнейшая инвестиция в один объект в истории штата. Но речь идет о гораздо большем, чем о преодолении текущей нехватки чипов и проблем с цепочками поставок, речь идет о попытке восстановить лидерство в отрасли. Я пытался получить интервью с компанией до объявления, но безрезультатно. Тем не менее, есть много интересных крошек, так что давайте соединим некоторые точки.

20 миллиардов долларов кажутся большими деньгами (потраченными за несколько лет строительства), но в этой отрасли это не так. Intel уже тратит столько же на два новых завода в Чендлере, штат Аризона, а Тайваньская компания по производству полупроводников (TSMC) тратит 12 миллиардов долларов в соседнем Северном Фениксе. Инвестиции в Огайо предназначены для двух фабрик, то есть каждая из них стоит около 10 миллиардов долларов. Когда вы определяете размер фабрики, существует минимальный эффективный масштаб, который определяет ваши производственные мощности. На современных фабриках чипы изготавливаются на 12-дюймовых кремниевых пластинах, а производительность обычно измеряется количеством 12-дюймовых пластин в месяц — сколько пластин вы кладете в начало линии каждый месяц. Это определяется пропускной способностью вашего узкого места, а также тем, сколько времени занимают общие процессы. На изготовление вафель может уйти до двух месяцев, в зависимости от количества шагов в рецепте (до 700 и более). Для передовых технологий, которые называются «узлами», описывающими их минимальный размер функции (например., узел 5 нм), 10 миллиардов долларов могут купить вам 20,000 XNUMX запусков пластин в месяц. 

Чтобы представить эти цифры в перспективе, у TSMC есть четыре «гигафабрики» на Тайване: Fab 12A/12B в научном парке Синьчжу, Fab 14 и 18 в научном парке Тайнаня и Fab 15 в научном парке Центрального Тайваня недалеко от Тайчжуна. Каждый из них имеет мощность около 250,000 7 запусков пластин в месяц на различных узлах. У TSMC также есть фабрика в Нанкине, Китай, которая обрабатывает все узлы от 28 до 40,000 нм, и недавно она объявила о планах увеличить производительность этой фабрики с 100,000 28 до 180,000 XNUMX пластин в месяц. XNUMX нм популярен для чипов автомобильной и бытовой электроники, и во всем мире TSMC может запускать XNUMX XNUMX пластин в месяц только на этом узле. В целом, он может запускать более миллиона пластин в месяц. Объем имеет решающее значение для производства полупроводников — именно благодаря производственному обучению вы развиваете возможности для производства в больших масштабах.

TSMC также недавно увеличила свои запланированные капитальные затраты на этот год примерно до 40–44 миллиардов долларов. Тем временем Samsung потратила 40 трлн корейских вон (33.5 млрд долларов) в 2021 году, а в этом году планирует потратить 50 трлн вон (почти 42 млрд долларов). Таким образом, в то время как инвестиции Intel являются значительными, инвестиции, сделанные в других странах, также находятся на разрыве, поэтому мы не должны заблуждаться, думая, что инвестиции одной компании восстановят лидерство Америки.

Давайте посмотрим на другую «точку». Ранее на прошлой неделе Intel подтвердила, что заказала первый сканер Twinscan EXE:5200 у ASML в Нидерландах. Это последнее поколение инструментов для литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV), которые играют решающую роль в создании узоров атомного масштаба на чипах. В то время как более ранние версии этих машин стоили более 150 миллионов долларов каждая, эта конкретная модель стоит более 340 миллионов долларов за одну единицу. Это больше, чем прейскурантная цена Airbus A350-900, и авиакомпании обычно получают большие скидки (до 50%). Когда этот литографический инструмент достигнет производственной готовности, он должен производить 200 пластин в час. Самое страшное то, что фабрикам обычно приходится покупать более одной такой машины. Поскольку это самый дорогой инструмент, фабрики покупают достаточное количество других технологических инструментов, поэтому литография всегда является узким местом. Но и другие инструменты недешевы. Таким образом, строительство фабрики стоимостью 10 миллиардов долларов может означать миллиард на инфраструктуру здания, а остальное — на различные инструменты.

EXE:5200 такой дорогой, потому что у него высокая числовая апертура (ЧА). Числовая апертура описывает диапазон углов, под которыми система может принимать или излучать свет. Это не совсем то же самое, что знакомое фотографам число f, которое связывает размер максимального отверстия объектива с фокусным расстоянием. Скорее NA определяет наименьшую вещь, которую вы можете сделать с помощью системы оптической литографии. Мерой этой возможности является критический размер, который представляет собой размер элемента, который может быть напечатан на определенной высоте над пластиной. Она пропорциональна длине волны используемого света и обратно пропорциональна числовой апертуре. Так что, если вы хотите сделать что-то меньшего размера, вы должны использовать меньшие (более короткие) длины волн света или использовать оптическую систему с более высокой числовой апертурой. ASML потратила более 10 миллиардов долларов на исследования и разработки, чтобы получить свет EUV (13.5 нм) в этих сканерах стоимостью более 150 миллионов долларов. По-видимому, дополнительные 200 миллионов долларов за сканер дают вам более высокую числовую апертуру. Эти дополнительные расходы должны дать вам представление о степени сложности этого. У этой суставной точки есть еще один аспект. В настоящее время спрос на инструменты для производства полупроводников настолько велик, что сроки поставки чрезвычайно велики. Сроки доставки оборудования сейчас самые длинные.

Третья точка. Гелсингер заявил на брифинге в Белом доме, что Intel выделяет 100 миллионов долларов на развитие кадрового резерва в регионе. Это чрезвычайно важно, а также очень показательно. Несмотря на все деньги, которые компания-производитель микропроцессоров тратит на производство инструментов, люди — это то, что позволяет вам запускать их и производить продукты. С одной стороны, в Огайо не так много производства полупроводников, но есть много автомобильных, аэрокосмических и других инженерных профессий, а также отличные инженерные школы в штате и соседних Индиане, Мичигане и поблизости. Питтсбург. Работа с местными школами поможет создать канал талантов. Это сигнализирует о растущей конкуренции за таланты в таких городах, как Феникс и Остин, штат Техас, поэтому поездка на Средний Запад — разумный шаг. Огайо также не такой засушливый, как Аризона или Техас, и фабрики используют много воды. Я уже задавался вопросом, почему нам нравится строить фабрики в пустынях.

Когда мы соединяем эти точки, возникает более полная картина. Во-первых, нас не должно смущать мнение, что инвестиции Intel помогут решить краткосрочную нехватку чипов в автомобильной промышленности и других сферах. Эти инвестиции делаются на долгосрочную перспективу, они существенны и предназначены для того, чтобы идти в ногу с передовыми технологиями производства микросхем. Там должно быть больше, чтобы следовать. Гелсингер уже упомянул, что Огайо станет мегасайтом, в который со временем будет инвестировано около 100 миллиардов долларов. Он явно настроен на восхождение на вершину лидерства в производстве. Эти шаги требуют смелости, особенно в качестве генерального директора публичной компании на рынке, где многие акционеры предпочли бы, чтобы им вернули деньги. Будем надеяться, что он и компания добьются успеха.