Планы Intel и GlobalFoundries

Планы Intel и GlobalFoundries

Выпуск 16(6740) от 19 августа 2021 г.
РУБРИКА: ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БАЗА

Недавно корпорация Intel представила маршрутную карту развития своих полупроводниковых технологий, рассчитанную до 2025 г. и ведущую к «ангстремному» поколению приборов (с топологиями менее 3 нм). Кроме того, заявлено о планах приобретения корпорации GlobalFoundries, что позволит Intel существенно расширить производственную базу. Однако руководство GlobalFoundries собирается и далее развивать собственные производственные мощности и намерено при этом воспользоваться федеральными субсидиями.


Планы Intel по технологическому развитию

Маршрутная карта развития полупроводниковых приборов, представленная корпорацией Intel, предусматривает выход к 2025 г. на рубеж минимальных размеров топологических элементов, не превышающий 3 нм. Измерения данных структур будут осуществляться в ангстремах, что найдет отражение в названиях соответствующих технологических процессов (см. таблицу). Предполагается, что впервые с момента внедрения архитектуры «плавниковых» (FinFET) транзисторов в 2011 г. Intel представит новую архитектуру – ​архитектуру круговых транзисторов на нанолентах. Все новые техпроцессы будут использовать EUV-литографию с источником излучения в предельной УФ-области спектра (длина волны излучения EUV-степперов – ​13,5 нм). Помощь в ее освоении корпорации Intel намерена оказать корпорация ASML (Велдховен, Нидерланды) – ​разработчик и на данный момент монопольный производитель установок пошаговой EUV-литографии. Отмечается, что Intel находится в числе нескольких крупнейших производителей ИС, осуществивших серьезные вложения в акционерный капитал ASML – ​с целью поддержки соответствующих разработок [1].


Таблица

Маршрутная карта развития полупроводниковых технологий корпорации Intel до 2025 г.

Технологический процесс

Описание

Intel 7*

Обеспечивает увеличение удельной (на один ватт) производительности примерно на 10–15 % по сравнению с 10-нм SuperFin технологическим процессом (Intel) за счет оптимизации FinFET-транзисторов. Технология Intel 7 будет представлена в таких продуктах, как процессоры Alder Lake (клиентские) в 2021 г. и Sapphire Rapids (для ЦОД), производство которых ожидается в I кв. 2022 г.

Intel 4**

Полностью реализуется с использованием EUV-литографии. Ожидаемое увеличение удельной производительности – ​примерно 20 %. Также возможно снижение площади кристалла. Планируемое начало опытного производства ИС по данному технологическому процессу – ​вторая половина 2022 г., серийного производства (клиентские процессоры Meteor Lake и процессоры Granite Rapids для ЦОД) – ​2023 г.

Intel 3

Использует дальнейшую оптимизацию FinFET и EUV-литографию с расширенными возможностями. Предполагаемое увеличение удельной производительности по сравнению с Intel 4–18 %. Начало использования в производстве – ​вторая половина 2023 г.

Intel 20Å***

Открывает эру ангстремных топологий с двумя революционными технологиями – ​RibbonFET и PowerVia. RibbonFET, реализация Intel транзистора с круговым затвором на основе нанолент, станет первой новой транзисторной архитектурой компании с момента внедрения FinFET-архитектуры в 2011 г. Эта технология обеспечивает более высокую скорость переключения транзисторов, обеспечивая при этом такой же управляющий ток, что и несколько «плавников», при меньшей занимаемой площади. PowerVia – ​это первая в отрасли уникальная реализация Intel для подачи питания по обратной стороне подложки, оптимизирующая передачу сигнала за счет устранения необходимости в формировании разводки питания на лицевой стороне. Ожидаемое время освоения в производстве – ​2024 г.

Intel 18Å

На начало 2025 г. будет находиться в стадии разработки – ​одновременно с доработкой технологии RibbonFET, что должно обеспечить еще один значительный скачок в производительности транзисторов

* Intel 7 представляет собой развитие 10-нм технологии Intel, сопоставимой по производительности и ряду других параметров с 7-нм технологиями корпораций Samsung и TSMC (по утверждениям специалистов Intel).

** Intel 4 представляет собой развитие 7-нм технологии Intel, сопоставимой по производительности и ряду других параметров с 5/4-нм технологиями корпораций Samsung и TSMC (по оценкам специалистов Intel).

*** Начиная с технологических уровней с проектными нормами менее 3 нм в названиях техпроцессов будут использоваться измерения в ангстремах (Å).


Отраслевые аналитики отмечают, что Intel слишком сильно задержалась с разработкой собственного 10-нм процесса – ​полностью проблемы его освоения в серийном производстве корпорации удалось преодолеть только около года назад. В то же самое время ее основные конкуренты, южнокорейская корпорация Samsung (оспаривающая у Intel первое место среди производителей полупроводниковых приборов) и крупнейший в мире кремниевый завод – ​тайваньский TSMC, приступают к выпуску 5-нм приборов и разработке 3-нм технологических процессов. Samsung и TSMC на данный момент единственные поставщики 7-нм и 5-нм ИС. Таким образом, реализация целей новой маршрутной карты Intel – ​вопрос возвращения утраченного технологического лидерства, но не только. Дело еще в том, что Intel, как и Samsung, не только является крупнейшим вертикально-интегрированным производителем ИС (integrated device manufacturers, IDM – ​традиционные полупроводниковые фирмы полного цикла: разработка, проектирование, производство и маркетинг ИС), но и использует – ​опять же, как и Samsung, – ​модель кремниевого завода. Правда, Samsung сразу выделила для реализации бизнес-модели кремниевого завода автономное подразделение – ​Samsung Foundry. Это подразделение на сегодня располагает восемью технологическими линиями в США и Южной Корее и производит ИС с проектными нормами от 5 до 350 нм (0,35 мкм). Первая попытка Intel освоить модель кремниевого завода параллельно с сохранением модели IDM не удалась – ​не была обеспечена специализация и возможность постоянного доступа, предлагался малый выбор технологических процессов и т. п. [2].

В настоящее время своевременный переход к новым технологическим уровням с меньшими проектными нормами очень важен – ​он обеспечивает не только повышение производительности ИС, но и возможность получения за них премиальных цен. Сейчас, когда в рамках реализации стратегии IDM 2.0 корпорация Intel намерена создать автономное подразделение по модели кремниевого завода – ​Intel Foundry Services (IFS) – ​и предполагает построить для него два завода по обработке пластин общей стоимостью 20 млрд долл., любые проблемы с освоением новых технологических процессов могут привести к фатальным последствиям [1].


Intel планирует купить GlobalFoundries

В середине июля 2021 г. появились сообщения о том, что корпорация Intel рассматривает возможность осуществления сделки по покупке корпорации GlobalFoundries. Это позволит резко расширить производственные мощности, ассортимент выпускаемых ИС, клиентскую базу и объемы выпускаемой продукции. В случае реализации данная сделка станет крупнейшей за всю историю Intel. Речь идет о сумме 30 млрд долл.

Как известно, GlobalFoundries с момента своего возникновения принадлежит компании Mubadala Investment, инвестиционному подразделению правительства эмирата Абу-Даби, однако штаб-квартира и часть наиболее современных производственных мощностей компании расположены в США. Помимо США производственные мощности GlobalFoundries развернуты в окрестностях Дрездена («Кремниевая Саксония», ФРГ) и в Сингапуре. Создание GlobalFoundries рассматривалось правительством Абу-Даби как одна из мер, призванная обеспечить развитие эмирата после окончания нефтедолларовой эпохи.

На данные момент в каких-либо переговорах с Intel руководители GlobalFoundries не участвуют [3].


Планы GlobalFoundries по расширению производственных мощностей

Во второй половине июля корпорация GlobalFoundries объявила о планах расширения своего самого современного производственного комплекса в Мальте (северная часть шт. Нью-Йорк, США). Эти планы подразумевают немедленные инвестиции в расширение мощностей существующего завода по обработке пластин (Fab 8) для решения проблемы глобального дефицита ИС, а также строительство нового завода в том же комплексе, что удвоит его производственную мощность.

Немедленные инвестиции в размере 1 млрд долл. позволят увеличить число обрабатываемых на Fab 8 пластин диаметром 300 мм на 150 тыс. в год. После этого планируется построить новый завод, благодаря чему прямая занятость увеличится более чем на 1 тыс. высокотехнологичных рабочих мест, а косвенная занятость у смежников – ​еще на несколько тысяч (включая высокооплачиваемые строительные работы в регионе). Следуя успешно опробованной при создании Fab 8 инвестиционной модели, GlobalFoundries планирует финансировать сооружение нового объекта за счет частно-государственных партнерств, включая своих клиентов, федеральные и государственные инвестиции. Новый завод будет выпускать многофункциональные ИС с повышенным уровнем защиты для таких быстро растущих сегментов рынка, как автомобильная электроника, сети и средства связи 5G и Интернет вещей. На новом заводе также будут поддерживаться требования безопасности цепочки поставок – ​в том числе с точки зрения национальной безопасности США.

Эти инвестиции в расширение производственной базы GlobalFoundries в США являются частью более широких планов. Помимо развития производственного комплекса в Мальте предусмотрено строительство нового завода по обработке пластин в Сингапуре и инвестиции в размере 1 млрд долл. для расширения производственного комплекса в Германии.

Как известно, в январе 2021 г. в США вступил в силу «Закон о стимулировании разработки и производства полупроводниковых приборов в Америке», предусматривающий выделение 52 млрд долл. на расширение производственной базы микроэлектроники на территории США. Руководство GlobalFoundries надеется на предусмотренные законодательно субсидии – ​как для расширения мощностей Fab 8, так и для строительства нового завода.

В настоящее время на GlobalFoundries работает более 15 тыс. сотрудников по всему миру, из них 7 тыс. человек по всей территории США и почти 3 тыс. в ее производственном комплексе, центре НИОКР и штаб-квартире в Мальте. За последнее десятилетие корпорация инвестировала в свой завод Fab 8 более 15 млрд долл. с целью поддержки инновационного процесса и увеличения производственных мощностей. GlobalFoundries – ​аккредитованный поставщик современных полупроводниковых приборов для правительственных ведомств США, включая Министерство обороны. Отмечается, что поставки полупроводниковых приборов GlobalFoundries осуществляются в соответствии с Правилами международной торговли оружием (ITAR) США. Кроме того, корпорация в рамках своей программы GF Shield следует самым высоким отраслевым, потребительским и государственным критериям безопасного производства по всему миру [4].


1. Santo Brian. Intel Charts Manufacturing Course to 2025. EE Times, July 27, 2021: https://www.eetimes.com/intel-charts-manufacturing-course-to

2. Intel Launches ‘IDM 2.0’ Strategy, Including Two New U. S. Fabs and Foundry Services. Semiconductor Digest, March 24, 2021: https://www.semiconductor-digest.com/2021/03/24/intel-launches-idm

3. Lombardo Cara, Cimilluca Dana. Intel Is in Talks to Buy GlobalFoundries for About $30 Billion. Wall Street Journal, July 15, 2021: https://www.wsj.com/articles/intel-is-in-talks-to-buy-globalfoundries-for-about‑30-billion‑11626387704 

4. GlobalFoundries Plans to Build New Fab in Upstate New York in Private-Public Partnership to Support U. S. Semiconductor Manufacturing. Semiconductor Digest, July 23, 2021: https://www.semiconductor-digest.com/globalfoundries-plans-to-build-new-fab-in-upstate-new-york-in-p


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 23(6747) от 25 ноября 2021 г. г.