Investasi Ohio Intel: Menghubungkan Beberapa Titik

Rencana Intel senilai $20 miliar untuk membangun dua pabrik semikonduktor baru atau "fab" di New Albany, Ohio, dijelaskan oleh CEO perusahaan Pat Gelsinger pada pengumuman Gedung Putih pada hari Jumat sebagai investasi situs tunggal terbesar dalam sejarah negara bagian. Tapi ini lebih dari sekadar mengurangi kekurangan chip saat ini dan kesengsaraan rantai pasokan, ini tentang mencoba mendapatkan kembali keunggulan dalam industri. Saya mencoba untuk mendapatkan wawancara dengan perusahaan sebelum pengumuman, tetapi tidak berhasil. Meskipun demikian ada banyak remah yang menarik di luar sana, jadi mari kita hubungkan beberapa titik.

$ 20 Miliar sepertinya banyak uang (dihabiskan selama beberapa tahun konstruksi), tetapi dalam industri ini tidak. Intel sudah menghabiskan sebanyak itu untuk dua pabrik baru di Chandler, Arizona, dan Perusahaan Manufaktur Semikonduktor Taiwan (TSMC) menghabiskan $ 12 miliar di Phoenix Utara di dekatnya. Investasi Ohio adalah untuk dua pabrik, jadi itu berarti masing-masing sekitar $10 miliar. Saat Anda mengukur fab, ada skala efisien minimum yang menentukan kapasitas produksi Anda. Dalam fab modern, chip dibuat pada wafer silikon 12 inci, dan kapasitas biasanya diukur dalam wafer 12 inci mulai per bulan – berapa banyak wafer yang Anda masukkan ke lini depan setiap bulan. Ini ditentukan oleh kapasitas langkah bottleneck Anda, serta berapa banyak waktu yang diperlukan untuk keseluruhan proses. Wafer dapat memakan waktu hingga dua bulan untuk diselesaikan, tergantung pada jumlah langkah dalam resep (sebanyak 700 atau lebih). Untuk teknologi canggih, yang dirujuk oleh "node" yang menggambarkan ukuran fitur minimumnya (mis.., 5 nm node), $ 10 miliar mungkin membelikan Anda 20,000 wafer mulai per bulan. 

Untuk menempatkan angka-angka ini ke dalam perspektif, TSMC memiliki empat "Gigafabs" di Taiwan, Fab 12A/12B di Taman Sains Hsinchu, Fabs 14 dan 18 di Taman Sains Tainan, dan Fab 15 di Taman Sains Taiwan Tengah dekat Taichung. Masing-masing memiliki kapasitas sekitar 250,000 wafer dimulai per bulan di berbagai node. TSMC juga memiliki fab di Nanjing, Cina yang memproses semuanya dari 7 nm hingga 28 nm node, dan baru-baru ini mengumumkan rencana untuk memperbesar fab itu dari 40,000 menjadi 100,000 wafer dimulai per bulan. 28 nm populer untuk chip elektronik otomotif dan konsumen, dan secara global TSMC memiliki kapasitas untuk 180,000 wafer mulai sebulan hanya di node itu. Secara keseluruhan memiliki kapasitas untuk lebih dari satu juta wafer dimulai per bulan. Volume sangat penting untuk manufaktur semikonduktor – melalui pembelajaran produksi Anda mengembangkan kemampuan untuk memproduksi dalam skala besar.

TSMC juga baru-baru ini meningkatkan belanja modal yang direncanakan untuk tahun ini menjadi sekitar $40 – 44 miliar. Sementara itu Samsung menghabiskan 40 triliun won Korea ($33.5 miliar) pada tahun 2021, dan tahun ini berencana untuk membelanjakan 50 triliun won (hampir $42 miliar). Jadi, sementara investasi Intel sangat besar, investasi yang dilakukan di negara lain juga ikut terkuras, jadi kita tidak boleh tertipu dengan berpikir bahwa investasi satu perusahaan saja akan mengembalikan keunggulan Amerika.

Mari kita lihat "titik" lainnya. Awal pekan lalu, Intel mengkonfirmasi bahwa mereka telah memesan pemindai Twinscan EXE:5200 pertama dari ASML di Belanda. Ini adalah generasi terbaru alat litografi ultraviolet ekstrim (EUV) yang memainkan peran penting dalam menciptakan pola skala atom pada chip. Sementara versi sebelumnya dari mesin ini masing-masing berharga lebih dari $150 juta, model khusus ini berharga lebih dari $340 juta untuk satu unit. Itu lebih dari harga daftar Airbus A350-900, dan maskapai penerbangan biasanya mendapatkan diskon besar (seperti sebanyak 50%). Ketika alat litho itu mencapai kesiapan produksi, alat itu harus mengeluarkan 200 wafer per jam. Yang menakutkan adalah bahwa pabrikan biasanya harus membeli lebih dari satu mesin ini. Karena ini adalah alat yang paling mahal, pabrikan membeli cukup banyak alat proses lain sehingga litho selalu menjadi penghambat. Tetapi alat-alat lain juga tidak murah. Jadi membangun fab $10 miliar mungkin berarti satu miliar untuk membangun infrastruktur dan sisanya untuk semua alat yang berbeda.

EXE:5200 sangat mahal karena memiliki aperture numerik (NA) yang tinggi. NA menggambarkan kisaran sudut di mana sistem dapat menerima atau memancarkan cahaya. Ini tidak persis sama dengan f-number yang akrab bagi fotografer, yang menghubungkan ukuran bukaan maksimum lensa dengan panjang fokus. Sebaliknya NA menentukan hal terkecil yang dapat Anda buat dengan sistem litografi optik. Ukuran kemampuan ini adalah dimensi kritis, yaitu ukuran fitur yang dapat dicetak pada ketinggian tertentu di atas wafer. Ini sebanding dengan panjang gelombang cahaya yang digunakan dan berbanding terbalik dengan NA. Jadi jika Anda ingin membuat benda yang lebih kecil, Anda menggunakan panjang gelombang cahaya yang lebih kecil (lebih pendek), atau Anda harus menggunakan sistem optik NA yang lebih tinggi. ASML menghabiskan lebih dari $10 miliar dalam R&D untuk mencapai cahaya EUV (13.5 nm) dalam pemindai plus $150 juta itu. Rupanya tambahan $200 juta per pemindai memberi Anda NA yang lebih tinggi. Biaya tambahan itu akan memberi Anda gambaran tentang tingkat kesulitan melakukan ini. Ada aspek lain dari titik artikular ini. Ada begitu banyak permintaan untuk alat manufaktur semikonduktor saat ini sehingga waktu pengiriman sangat lama. Waktu pengiriman peralatan sekarang menjadi tentpole terpanjang.

titik ketiga. Gelsinger menyatakan dalam pengarahannya di Gedung Putih bahwa Intel berkomitmen $100 juta untuk mengembangkan saluran bakat di wilayah tersebut. Ini sangat penting dan juga sangat jitu. Untuk semua uang yang harus dikeluarkan oleh perusahaan chip untuk peralatan manufaktur, orang-oranglah yang memungkinkan Anda menjalankannya dan menghasilkan produk. Di satu sisi, Ohio tidak memiliki banyak cara manufaktur semikonduktor, tetapi ada banyak otomotif, kedirgantaraan, dan profesi yang digerakkan oleh teknik lainnya serta sekolah teknik yang hebat di negara bagian dan tetangga Indiana, Michigan, dan sekitarnya. Pittsburgh. Bekerja dengan sekolah lokal akan membantu membangun saluran bakat. Ini menandakan meningkatnya persaingan untuk bakat di kota-kota seperti Phoenix dan Austin, Texas, jadi pergi ke Midwest adalah langkah yang cerdas. Ohio juga tidak gersang seperti Arizona atau Texas, dan fab menggunakan banyak air. Saya telah mempertanyakan sebelumnya mengapa kami suka membangun fab di gurun.

Ketika kita menghubungkan titik-titik ini, gambaran yang lebih lengkap muncul. Pertama, kita tidak perlu bingung dengan pemikiran bahwa investasi Intel akan mengurangi kekurangan chip jangka pendek di industri otomotif dan di tempat lain. Ini adalah investasi yang dibuat untuk jangka panjang, dan bersifat substantif dan dimaksudkan untuk mengikuti batas-batas teknologi manufaktur chip. Harus ada lebih banyak untuk mengikuti. Gelsinger sudah menyinggung Ohio menjadi megasite dengan mungkin $ 100 miliar diinvestasikan dari waktu ke waktu. Dia jelas bertekad untuk mendaki kembali ke puncak dalam kepemimpinan manufaktur. Langkah ini membutuhkan keberanian, terutama sebagai CEO perusahaan publik di pasar di mana banyak pemegang saham lebih suka uang tunai dikembalikan kepada mereka. Mari kita berharap dia dan perusahaannya sukses.