- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -

Новый бум производства чипов «made in America»

Новый бум производства чипов «made in America» - 1

Производители потребительской электроники уже год страдают от растущего дефицита чипов [1]. Во время пандемии возрос спрос на смартфоны, ноутбуки, настольные компьютеры, «умные» телевизоры и устройства, подключенные к интернету. Нехватка компьютерных микросхем больно ударила по таким отраслям, как автопроизводство и производство медицинского оборудования.
На данный момент ведущими производителями полупроводников являются Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC [2]) и Samsung [3]. Первая занимает 54% рынка, вторая — 17%.

Сенат Конгресса США летом 2021 г. одобрил законопроект [4] о выделении из бюджета 250 млрд. долл. на решение проблемы с нехваткой микрочипов. 52 млрд долл. ушли на развитие производства полупроводников в стране для «борьбы с зависимостью от китайских компаний и технологий».

Многие штаты и города в Америке увидели в этом для себя возможность того, что усилия по резкому увеличению производства микросхем в Соединенных Штатах приведут к появлению завода по производству микросхем на их «заднем дворе». Один из таких городов — Тейлор, в штате Техас [5], с населением 17 000 человек, расположенный в 40 минутах езды к северо-востоку от Остина. Власти штата и города заполучили завод Samsung на 17 миллиардов долларов, который компания планирует построить в США в начале следующего года.

А Intel в сентябре начала строительство двух заводов в Аризоне и объявит о месте планируемого производственного кампуса к концу года.

Гонка микросхем

Подавляющее большинство полупроводников производится на Тайване, в Южной Корее и материковом Китае. Соединенные Штаты контролируют всего 12 % мирового производства. Нехватка чипов показывает, как ограниченная роль Америки в отрасли ставит экономику страны в шаткое положение. Политики опасаются, что Китай предпримет шаги по усилению своего контроля над глобальными поставками полупроводников, ставя Соединенные Штаты в технологически невыгодное положение, которое может иметь серьезные последствия для национальной безопасности.

Новый бум производства чипов «made in America» - 2

Новый завод в Тейлоре увеличит и без того значительный объем присутствия Samsung в Техасе, где на сегодняшний день компания инвестировала 17 миллиардов долларов в обширный комплекс в Остине, в котором работают 3000 сотрудников. Согласно документам [6], представленным официальным лицам Тейлора, Samsung планирует инвестировать ещё 17 миллиардов долларов и создать 1800 рабочих мест в течение 10 лет.

Власти города Чандлер, штат Аризона [7], одобрили выделение 30 миллионов долларов на улучшение водоснабжения и дорог для поддержки завода Intel, которая начала строительство в сентябре. Финикс [8]же потратит 200 миллионов долларов на инфраструктуру нового завода компании TSMC. Когда компания объявила о строительстве завода в 2020 году, она заявила, что субсидии имеют решающее значение для её планов.

Критики корпоративных налоговых льгот говорят [9], что деньги (выделяемые на субсидии) можно было бы лучше потратить на базовую инфраструктуру и государственные школы. Они говорят, что такие факторы, как наличие талантов и природных ресурсов, более важны для производителей микросхем, чем субсидии. И утверждают, что города в конечном итоге приносят в жертву самое важное, что может внести большой промышленный проект: налоговые поступления.

Субсидии, которые Остин предоставил Samsung в 1990-е годы, оказали положительное влияние на город. Tesla, Oracle, HP, Facebook и Apple переместили свои штаб-квартиры в Остин. По некоторым оценкам [10], город является лучшим в стране местом для инвестиций в коммерческую недвижимость.

Новый бум производства чипов «made in America» - 3

Существующий завод Samsung в Остине

Samsung надеется привлечь больше американских клиентов и сократить разрыв с TSMC, потратив миллиарды на передовые объекты по всему миру. Отраслевой триумвират в лице TSMC, Intel и Samsung стремится удовлетворить постпандемический всплеск спроса, в то время как ожидается, что всё больше подключённых устройств от автомобилей до «умных домов» потребуют больше микросхем в будущем.

Проблемы Intel, связанные с технологиями, и её потенциальная зависимость в будущем от TSMC и Samsung, по крайней мере, в части производства микросхем, подчеркнули, насколько азиатские гиганты продвинулись вперед в последние годы. Администрация Байдена отговорила Intel [11] от реализации планов по созданию завода в Чэнду, Китай, по производству кремниевых пластин.

Samsung обязалась поддержать экономику Южной Кореи, потратив 240 триллионов вон (205 миллиардов долларов), и расширить набор сотрудников до 40 000 человек в течение следующих трёх лет. На «домашней арене» Intel она встретится лицом к лицу с TSMC, которая планирует начать производство на собственном заводе по производству микросхем стоимостью 12 миллиардов долларов в Аризоне к 2024 году. Samsung пытается догнать TSMC в литейном бизнесе по производству чипов для мировых корпораций.

Новый бум производства чипов «made in America» - 4

Новый завод Samsung в США будет использовать оборудование для литографии в ультрафиолетовом диапазоне от ASML Holding NV [12]. Компания, которая в течение многих лет боролась с низкой доходностью передовых процессов производства чипов, совершенствует и ускоряет расширение своих мощностей. Компания нацелена на массовое производство 3-нанометровых чипов с помощью технологии Gate All Around [13] с 2022 года, которая может более точно контролировать токи, протекающие по каналам, уменьшать площади чипа и снижать энергопотребление. Samsung пообещал вернуть себе лидерство в отрасли к 2025 году.

Легендарный камбэк

Потеряв лидерство из-за полувековых проблем с модернизацией своего производства, Intel выбрала стратегию комфортного застоя в качестве второсортного разработчика процессоров с использованием вчерашних технологий. Некогда отличник Кремниевой долины уступил долю рынка процессоров давнему сопернику — AMD [14], отстала от TSMC и Samsung в производстве чипов.

Пэт Гелсинджер [15], новый исполнительный директор Intel, хочет восстановить былой статус компании как лидера полупроводниковой индустрии, чрезвычайно прибыльного новатора, достигающего ежегодных результатов в области смартфонов, ПК, умных часов, интернет-сервисов и всего остального в цифровой индустрии. Чтобы это сделать, потребуется серия крупных производственных обновлений и поставка квартета новых чипов, которые эти обновления позволят: Alder Lake [16] для игровых ПК в этом году и ноутбуков в следующем, Ponte Vecchio [17] и Sapphire Rapids [18] для серверов в 2022 году и Meteor Lake [19] для ПК в 2023 году. После многих лет череды ошибок, на этот раз Intel придётся делать все правильно.
Гелсинджер в интервью говорит, что «после десятилетия плохих решений исправить ситуацию в одночасье не получится. Но темная полоса позади».

Когда большая часть лидеров обрабатывающей промышленности 20-го века мигрировала в Азию, особенно в Китай, Intel — один из самых ярких примеров компании, пытающейся поддерживать производство в США.

На огромном пустом участке земли на своём существующем объекте в Аризоне Intel начала строить фабрики 52 и 62 [20] общей стоимостью 20 миллиардов долларов, которые должны будут производить самые передовые чипы Intel, начиная с 2024 года. Позже в этом году компания объявит о строительстве в США третьего по величине производственного комплекса на участке площадью 1000 акров и стоимостью 100 миллиардов долларов. Такие расходы заставляют выглядеть дёшево модернизацию фабрики в Нью-Мексико [21] стоимостью 3,5 миллиарда долларов.

Новый бум производства чипов «made in America» - 5

Строительство новых заводов Intel 52 и 62. Фото с завода 42

Цель состоит в том, чтобы восстановить долю США в производстве микросхем, которая упала с 37% в 1990 году до 12% сегодня. «За предстоящее десятилетие мы должны довести долю США до 30% мирового производства полупроводников», — говорит Гелсинджер.

Но не так-то легко запустить прибыльное производство чипов, чтобы окупить гигантские инвестиции, необходимые для того, чтобы оставаться на переднем плане. Если компания, не будет идти в ногу со временем, будет вытеснена, как IBM [22] в 2014 году или Global Foundries [23] в 2018 году. Чтобы наверстать упущенное, Intel теперь планирует пятикратно модернизировать свое производство в течение следующих четырёх лет, что является головокружительным темпом по отраслевым стандартам.

Гелсинджер присоединился к Intel в 1979 году в качестве специалиста по контролю качества, получив в компании степень бакалавра электротехники. Спустя три десятилетия, он дослужился до инженера по микросхемам, затем руководил разработкой 486 [24], а в 2001 году стал главным техническим директором.

Когда стало очевидно, что его не назначат генеральным директором, Гелсинджер ушёл из Intel в 2009 году в компанию EMC [25], производящую системы хранения данных, а в 2012 году взял на себя её дочернее предприятие по разработке программного обеспечения, VMware [26]. Его мечта возглавить Intel осуществилась в феврале этого года, когда совет директоров назначил его вместо Боба Суона [27], бывшего финансового директора Intel, проработавшего на этой должности два года. У Суона не было инженерного образования.

Новый бум производства чипов «made in America» - 6

У Гелсинджера есть план не только восстановления собственного производства Intel, но и производства чипов для других компаний, в том числе и TSMC. Для этого он открывает фабрики Intel Foundry Services [28] (IFS).

Правление Intel одобрило план Гелсинджера по управлению компанией в стиле первых трёх технически опытных генеральных директоров компании: соучредителя компании — Роберта Нойса [29], Гордона Мура [30] (того самого Мура) и Энди Гроува [31].

Хоть Гелсинджер и заручился полной поддержкой совета директоров Intel, а техническое сообщество компании его просто боготворит, то акционеры всё же от него не в восторге.
В октябре этого года энтузиазм инвесторов по поводу возвращения Гелсинджера поубавился, когда Intel раскрыла расходы на стратегию IDM 2.0 [32] в своих финансовых результатах за третий квартал. Intel рассчитывает получить 2 миллиарда долларов наличными в 2022 году по сравнению с 20 миллиардами в 2020 году, поскольку капитальные затраты на новые фабрики вырастут до 25-28 миллиардов долларов, а рентабельность резко упадет. После этой новости акции Intel упали на 12% в октябре.

Аналитики Bernstein Research выразили [33] обеспокоенность по поводу «раздувания» расходов и о том, что Intel рассчитывает на рост рынка ПК, которого на самом деле не произойдет. — «Ожидание Intel, что выручка будет расти на 10–12% ежегодно в течение следующих четырёх-пяти лет, кажется диковинной».

С февраля по октябрь Гелсинджер удвоил количество кремниевых пластин, которые команда Intel Technology Development может отправлять через фабрики Intel для тестирования и отладки новых технологий. Эта работа стоит дорого, потому что пластины для разработки заменяют приносящие доход пластины для производства микросхем. Поскольку требуется более 500 этапов обработки, и на изготовление одного чипа уходит три месяца или больше, каждая пластина драгоценна.

Make Intel great again

Исторически прогресс в производстве процессоров фиксировался законом Мура. На протяжении десятилетий миниатюризация означала, что производители микросхем могли каждые два года удваивать количество транзисторов. Текущие проблемы Intel связаны с трудностями перехода от 14-нанометрового к 10-нанометровому техпроцессу.

Но поскольку прогресс миниатюризации замедлился. Производители микросхем теперь часто сосредотачиваются не только на том, чтобы уменьшить площадь, занимаемую каждым транзистором, но также на их производительности и энергопотребления, вместе называемые PPA (power, performance and area) [34].

Новый бум производства чипов «made in America» - 7

Продвинуть Intel к ускоренному производству микросхем будет сложно отчасти потому, что потребуется гораздо больше этапов обработки в производстве, чем раньше. Возникающая в результате надбавка к стоимости может отбить у клиентов желание платить за продукцию последнего поколения, что замедлит прогресс и сделает вложения Intel в производство рискованными.

TSMC и Samsung также продвигаются вперёд, хотя у них были меньшие проблемы с графиком.
TSMC перейдет на транзисторы с универсальным затвором (GAA) [35], которые повышают миниатюризацию и производительность, к 2025 году. Samsung планирует представить транзисторы GAA уже в 2022 году, а массовое производство начать в 2023 году.
Тем не менее Intel, вероятно, лидирует с PowerVia, которая добавляет больше этапов обработки, но отделяет каналы передачи данных транзисторов от каналов питания для повышения производительности и меньшего размера.

Для ПК Intel начала продавать свои первые чипы Alder Lake, первые массовые процессоры Intel с высокопроизводительными вычислительными ядрами. Для Alder Lake Intel создает чипы с использованием процесса Intel 7 [36].

Alder Lake — более сильный конкурент чипам Apple M1 [37], M1 Pro и M1 Max, которые сейчас используются на большинстве компьютеров Mac.

Новый бум производства чипов «made in America» - 8

В 2022 году появятся два важных процессора для центров обработки данных: Sapphire Rapids, представитель семейства серверных чипов Xeon [38], и Ponte Vecchio, высокопроизводительный вычислительный движок, официально названный Xe HPC, который является мозгом [39] суперкомпьютера Aurora [40] Министерства энергетики в Аргоннской национальной лаборатории [41]. И Sapphire Rapids, и Ponte Vecchio прибывают с опозданием, но обещают значительное увеличение скорости — Aurora должна удвоить свою первоначальную производительность до 1 экзафлоп [42], или квинтиллион вычислений в секунду.

Meteor Lake, который должен появиться в 2023 году, будет разработан с использованием процесса Intel 4 и должен охватывать очень широкий спектр применений, от ноутбуков со сверхнизким энергопотреблением до мощных игровых ПК.

Хоть Intel и отстала от TSMC и Samsung в целом, но впереди с более важной технологией: корпусом микросхемы, позволяющим Intel создавать один процессор из нескольких элементов микросхемы, которые по-разному называются плитками, чиплетами или матрицами.
Два подхода Intel здесь называются EMIB [43], сокращение от встраиваемого многоуровневого межсоединительного моста, который соединяет два чиплета бок о бок, и Foveros [44], который позволяет Intel размещать чиплеты друг над другом. Intel надеется сохранить лидерство, выполнив обновления под названием Foveros Omni и Foveros Direct.

Упаковка имеет решающее значение для продуктов следующего поколения. Ponte Vecchio использует как EMIB, так и Foveros второго поколения, чтобы соединить 47 активных кремниевых элементов в один процессор с более чем 100 миллиардами транзисторов. Для сравнения: M1 Max от Apple, один из крупнейших чипов с одним кристаллом, использует 57 миллиардов транзисторов.
Sapphire Rapids использует EMIB для соединения четырёх микросхем меньшего размера в один действительно большой процессор, и этот продукт будет поставляться миллионами в центры обработки данных. Meteor Lake, использующий Foveros, будет поставляться на рынок ПК в ещё большем количестве.

Новый бум производства чипов «made in America» - 9

Новый бум производства чипов «made in America» - 10

Новый бум производства чипов «made in America» - 11

Новый бум производства чипов «made in America» - 12

Новый бум производства чипов «made in America» - 13

Существующий завод Intel 42 в Аризоне

Гелсинджер настаивает на том, что на этот раз всё будет по-другому, с изменениями, касающимися оборудования для производства микросхем, стратегией маркетинга, отдельным бизнес-подразделением, подчиняющимся непосредственно ему, лицензионными соглашениями, позволяющими Intel создавать чипы с конкурирующими конструкциями Arm [45] и RISC-V [46].

Если ему удастся вывести Intel в лидеры, это поможет закрепить в США производство критически важной электроники. «Мы будем наращивать наши возможности до тех пор, — говорит Гелсинджер, — пока у нас не будет больше устойчивости от стихийных бедствий и геополитической неопределенности».

Новый бум производства чипов «made in America» - 14

Новый бум производства чипов «made in America» - 15 [47]

Автор:
TilekSamiev

Источник [48]


Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru

Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/samsung/370208

Ссылки в тексте:

[1] растущего дефицита чипов: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%82_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC_(2020%E2%80%942021)

[2] TSMC: https://ru.wikipedia.org/wiki/TSMC

[3] Samsung: https://ru.wikipedia.org/wiki/Samsung

[4] одобрил законопроект: https://nangs.org/news/world/senat-ssha-odobril-zakonoproekt-na-250-mlrd-po-protivostoyaniyu-kitayu-v-tehnicheskoy-sfere

[5] Тейлор, в штате Техас: https://en.wikipedia.org/wiki/Taylor,_Texas

[6] Согласно документам: https://news.samsung.com/global/samsung-electronics-announces-new-advanced-semiconductor-fab-site-in-taylor-texas

[7] Чандлер, штат Аризона: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%BB%D0%B5%D1%80_(%D0%90%D1%80%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D0%B0)

[8] Финикс : https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D1%81

[9] корпоративных налоговых льгот говорят: https://www.statesman.com/restricted/?return=https%3A%2F%2Fwww.statesman.com%2Fstory%2Fbusiness%2F2021%2F11%2F29%2Fhow-did-tiny-taylor-austin-suburb-lure-17-b-samsung-plant-incentives-helped%2F8747569002%2F

[10] некоторым оценкам: https://forbes.kz/finances/investment/gorod_startapov_1520182137/

[11] отговорила Intel: https://3dnews.ru/1054033/intel-sobiralas-kupit-u-globalfoundries-zavod-v-kitae-no-pod-davleniem-obstoyatelstv-peredumala

[12] ASML Holding NV: https://ru.wikipedia.org/wiki/ASML

[13] технологии Gate All Around: https://en.wikipedia.org/wiki/Multigate_device#GAAFET

[14] AMD: https://ru.wikipedia.org/wiki/AMD

[15] Пэт Гелсинджер: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BB%D1%81%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D0%B6%D0%B5%D1%80,_%D0%9F%D1%8D%D1%82

[16] Alder Lake: https://ru.wikipedia.org/wiki/Alder_Lake

[17] Ponte Vecchio: https://www.ixbt.com/news/2021/08/20/gpu-intel-ponte-vecchio.html

[18] Sapphire Rapids: https://en.wikipedia.org/wiki/Sapphire_Rapids

[19] Meteor Lake: https://www.ixbt.com/news/2021/11/18/intel-2023-meteor-lake-intel.html

[20] начала строить фабрики 52 и 62: https://wccftech.com/intel-begins-construction-of-fab-52-and-fab-62-chip-foundries-in-arizona/

[21] модернизацию фабрики в Нью-Мексико: https://www.cnet.com/tech/mobile/intel-investing-3-5b-in-new-mexico-fab-upgrade-boosting-us-chipmaking/

[22] IBM: https://ru.wikipedia.org/wiki/IBM

[23] Global Foundries: https://ru.wikipedia.org/wiki/GlobalFoundries

[24] 486: https://ru.wikipedia.org/wiki/Intel_80486

[25] EMC: https://ru.wikipedia.org/wiki/EMC

[26] VMware: https://ru.wikipedia.org/wiki/VMware

[27] Боба Суона: https://en.wikipedia.org/wiki/Bob_Swan

[28] Intel Foundry Services: https://www.intel.com/content/www/us/en/foundry/intel-foundry-services.html

[29] Роберта Нойса: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%BE%D0%B9%D1%81,_%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%80%D1%82

[30] Гордона Мура: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D1%80,_%D0%93%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%BE%D0%BD

[31] Энди Гроува: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%BE%D1%83%D0%B2,_%D0%AD%D0%BD%D0%B4%D1%80%D1%8E

[32] стратегию IDM 2.0: https://www.cnet.com/tech/computing/intel-will-make-others-chips-in-major-turnaround-effort-under-new-ceo/

[33] Bernstein Research выразили: https://www.youtube.com/watch?v=jsGTNDcO22Y

[34] PPA (power, performance and area): https://semiengineering.com/knowledge_centers/eda-design/definitions/ppa/

[35] транзисторы с универсальным затвором (GAA): https://en.wikipedia.org/wiki/Multigate_device#Gate-all-around_FET_(GAAFET)

[36] процесса Intel 7: https://www.ixbt.com/news/2021/07/27/intel-pereimenovyvaet-tehprocessy.html

[37] Apple M1: https://ru.wikipedia.org/wiki/Apple_M1

[38] Xeon: https://ru.wikipedia.org/wiki/Xeon

[39] мозгом: http://www.braintools.ru

[40] суперкомпьютера Aurora: https://ru.wikipedia.org/wiki/Aurora_(%D1%81%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80)

[41] Аргоннской национальной лаборатории: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D0%B3%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BB%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F

[42] экзафлоп: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%BE%D1%89%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0

[43] EMIB: https://www.intel.ru/content/www/ru/ru/silicon-innovations/6-pillars/emib.html

[44] Foveros: https://wfoojjaec.eu.org/ru/projects/news/2018-12-12-intel-uses-new-foveros-3d-chip-stacking-to-build-core-atom-on-same-silicon.html

[45] Arm: https://ru.wikipedia.org/wiki/ARM_(%D0%B0%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0)

[46] RISC-V: https://ru.wikipedia.org/wiki/RISC

[47] Image: https://cloud.timeweb.com/?utm_source=habr&utm_medium=banner&utm_campaign=cloud&utm_content=direct&utm_term=low

[48] Источник: https://habr.com/ru/post/592419/?utm_source=habrahabr&utm_medium=rss&utm_campaign=592419