سرمایه‌گذاری اینتل در اوهایو: اتصال چند نقطه

طرح 20 میلیارد دلاری اینتل برای ساخت دو کارخانه جدید نیمه هادی یا "فب" در نیو آلبانی، اوهایو، توسط پت گلسینگر، مدیر عامل شرکت، در اعلامیه کاخ سفید در روز جمعه به عنوان بزرگترین سرمایه گذاری تک سایت در تاریخ این ایالت توصیف شد. اما این چیزی بیش از کاهش کمبود تراشه فعلی و مشکلات زنجیره تامین است، بلکه تلاش برای به دست آوردن مجدد رهبری در صنعت است. من سعی کردم قبل از اعلام این خبر با شرکت مصاحبه ای داشته باشم، اما فایده ای نداشت. با این وجود، خرده های جالب زیادی وجود دارد، بنابراین بیایید چند نقطه را به هم وصل کنیم.

20 میلیارد دلار پول زیادی به نظر می رسد (در طول چندین سال ساخت و ساز خرج شده است)، اما در این صنعت اینطور نیست. اینتل در حال حاضر این مقدار را برای دو کارخانه جدید در چندلر، آریزونا هزینه کرده است و شرکت تولید نیمه هادی تایوان (TSMC) 12 میلیارد دلار در نورث فونیکس مجاور خرج می کند. سرمایه گذاری اوهایو برای دو فابریک است، بنابراین هر کدام حدود 10 میلیارد دلار است. وقتی یک فابریک را اندازه می‌کنید، حداقل مقیاس کارآمدی وجود دارد که ظرفیت تولید شما را تعیین می‌کند. در کارخانه‌های مدرن، تراشه‌ها بر روی ویفرهای سیلیکونی ۱۲ اینچی ساخته می‌شوند، و ظرفیت معمولاً با شروع ویفر ۱۲ اینچی در ماه اندازه‌گیری می‌شود - هر ماه چند ویفر در قسمت جلوی خط قرار می‌دهید. این با ظرفیت گام گلوگاه شما و همچنین مدت زمان کل فرآیندها تعیین می شود. بسته به تعداد مراحل یک دستور پخت (بیش از 12 یا بیشتر) ممکن است تکمیل ویفرها تا دو ماه طول بکشد. برای فناوری‌های پیشرفته، که توسط «گره‌هایی» که حداقل اندازه ویژگی آن‌ها را توصیف می‌کنند (به عنوان مثال.، گره 5 نانومتری)، 10 میلیارد دلار ممکن است 20,000 شروع ویفر در ماه برای شما بخرد. 

برای در نظر گرفتن این اعداد، TSMC دارای چهار Gigafab در تایوان، Fab 12A/12B در پارک علمی Hsinchu، Fabs 14 و 18 در پارک علمی Tainan و Fab 15 در پارک علمی مرکزی تایوان در نزدیکی Taichung است. هر یک از اینها ظرفیت حدود 250,000 شروع ویفر در ماه در طیف وسیعی از گره ها را دارد. TSMC همچنین یک کارخانه در نانجینگ، چین دارد که همه چیز را از 7 نانومتر تا 28 نانومتر پردازش می‌کند، و اخیراً اعلام کرده است که قصد دارد این فاب را از 40,000 به 100,000 ویفر در ماه افزایش دهد. 28 نانومتر برای تراشه های خودرو و لوازم الکترونیکی مصرفی محبوب است و TSMC در سطح جهانی ظرفیت 180,000 ویفر را دارد که از همان گره شروع می شود. به طور کلی ظرفیت شروع بیش از یک میلیون ویفر در ماه را دارد. حجم برای تولید نیمه هادی بسیار مهم است - از طریق یادگیری تولید است که شما توانایی های تولید در مقیاس را توسعه می دهید.

TSMC همچنین اخیراً هزینه سرمایه برنامه ریزی شده خود را برای امسال به حدود 40 تا 44 میلیارد دلار افزایش داده است. در همین حال، سامسونگ در سال 40 33.5 تریلیون وون کره (2021 میلیارد دلار) هزینه کرد و امسال قصد دارد 50 تریلیون وون (تقریباً 42 میلیارد دلار) هزینه کند. بنابراین، در حالی که سرمایه‌گذاری‌های اینتل قابل توجه است، سرمایه‌گذاری‌هایی که در کشورهای دیگر انجام می‌شود نیز رو به نابودی است، بنابراین نباید دچار توهم فکری شویم که سرمایه‌گذاری یک شرکت به تنهایی گوی سبقت آمریکا را باز می‌گرداند.

بیایید به یک "نقطه" دیگر نگاه کنیم. در اوایل هفته گذشته، اینتل تایید کرد که اولین اسکنر Twinscan EXE:5200 را از ASML در هلند سفارش داده است. این آخرین نسل از ابزارهای لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) است که نقش مهمی در ایجاد الگوهای مقیاس اتمی بر روی تراشه ها ایفا می کند. در حالی که نسخه های قبلی این ماشین ها بیش از 150 میلیون دلار قیمت داشتند، این مدل خاص برای یک دستگاه بیش از 340 میلیون دلار قیمت دارد. این بیشتر از لیست قیمت یک ایرباس A350-900 است و خطوط هوایی معمولاً تخفیف های بزرگی دریافت می کنند (مثلاً 50٪). وقتی آن ابزار لیتو به آمادگی تولید رسید، باید 200 ویفر در ساعت تولید کند. نکته ترسناک این است که کارخانه‌ها معمولاً مجبورند بیش از یکی از این ماشین‌ها را بخرند. از آنجایی که این گران‌ترین ابزار است، Fabs به اندازه کافی سایر ابزارهای فرآیندی را خریداری می‌کند تا لیتو همیشه گلوگاه باشد. اما سایر ابزارها نیز ارزان نیستند. بنابراین ساخت یک فاب 10 میلیارد دلاری ممکن است به معنای یک میلیارد برای زیرساخت ساختمان و بقیه برای همه ابزارهای مختلف باشد.

EXE:5200 بسیار گران است زیرا دیافراگم عددی بالایی دارد (NA). NA محدوده زوایایی را که یک سیستم می تواند نور را بپذیرد یا ساطع کند را توصیف می کند. این عدد کاملاً مشابه عدد f نیست که برای عکاسان آشناست، که اندازه حداکثر باز شدن لنز را به فاصله کانونی مرتبط می کند. در عوض NA کوچکترین چیزی را که می توانید با یک سیستم لیتوگرافی نوری بسازید را تعیین می کند. معیاری برای این قابلیت، بعد بحرانی است، که اندازه ویژگی است که می تواند در یک ارتفاع خاص بالای ویفر چاپ شود. با طول موج نور استفاده شده متناسب و با NA نسبت معکوس دارد. بنابراین اگر می‌خواهید چیزهای کوچک‌تری بسازید، از طول موج‌های کوچک‌تر (کوتاه‌تر) نور استفاده می‌کنید یا باید از یک سیستم نوری NA بالاتر استفاده کنید. ASML بیش از 10 میلیارد دلار را صرف تحقیق و توسعه برای رسیدن به نور EUV (13.5 نانومتر) در آن 150 میلیون دلار به علاوه اسکنرها کرد. ظاهراً 200 میلیون دلار اضافی برای هر اسکنر، NA بالاتری را برای شما به ارمغان می آورد. این هزینه افزایشی باید به شما احساس درجه سختی انجام این کار را بدهد. این نقطه مفصلی جنبه دیگری نیز دارد. در حال حاضر تقاضای زیادی برای ابزارهای تولید نیمه هادی وجود دارد که زمان تحویل برای تحویل فوق العاده طولانی است. زمان تحویل تجهیزات در حال حاضر طولانی ترین قطب چادر است.

نقطه سوم. گلسینگر در جلسه توجیهی خود در کاخ سفید اظهار داشت که اینتل 100 میلیون دلار برای توسعه خط لوله استعدادیابی در منطقه متعهد شده است. این بسیار مهم و همچنین بسیار گویا است. با تمام پولی که یک شرکت تولید تراشه باید برای ساخت ابزار خرج کند، مردم هستند که شما را قادر می سازند آنها را راه اندازی کنید و محصولات تولید کنید. از یک طرف، اوهایو در زمینه تولید نیمه هادی ها زیاد نیست، اما تعداد زیادی از حرفه های خودروسازی، هوافضا، و سایر حرفه های مهندسی و همچنین دانشکده های مهندسی عالی در ایالت و همسایه ایندیانا، میشیگان و اطراف آن وجود دارد. پیتسبورگ کار با مدارس محلی به ایجاد خط لوله استعداد کمک خواهد کرد. این نشان دهنده افزایش رقابت برای استعدادها در شهرهایی مانند فینیکس و آستین، تگزاس است، بنابراین رفتن به غرب میانه یک حرکت هوشمندانه است. اوهایو همچنین به اندازه آریزونا یا تگزاس خشک نیست و کارخانه‌های تولیدی آب زیادی مصرف می‌کنند. قبلاً این سوال را مطرح کرده ام که چرا ما دوست داریم در بیابان ها فابریک بسازیم.

وقتی این نقاط را به هم وصل می کنیم، تصویر کامل تری نمایان می شود. اول، ما نباید با این فکر که سرمایه‌گذاری‌های اینتل کمبود تراشه‌های کوتاه‌مدت در صنعت خودرو و جاهای دیگر را کاهش می‌دهد، سردرگم شویم. اینها سرمایه‌گذاری‌هایی هستند که برای بلندمدت انجام می‌شوند، و اساسی هستند و هدفشان همگامی با مرزهای فناوری تولید تراشه است. باید موارد بیشتری برای پیگیری وجود داشته باشد. گلسینگر قبلاً به تبدیل شدن اوهایو به یک مگاسایت با 100 میلیارد دلار سرمایه گذاری در طول زمان اشاره کرده بود. او آشکارا تمایل دارد در رهبری تولید به اوج صعود کند. این حرکت‌ها جرات می‌خواهد، به‌ویژه به‌عنوان مدیر عامل شرکت سهامی عام در بازاری که بسیاری از سهامداران ترجیح می‌دهند پول نقد به آنها بازگردانده شود. امیدواریم او و شرکت موفق باشند.