Intel zeigt 450-mm-Wafer
Intel hat auf der SEMI Industry Strategy Symposium (ISS) einen 450-mm-Wafer gezeigt. Es ist derzeit wohl das Sorgenkind der gesamten Industrie, die schon seit Jahren den Umstieg auf den neuen Durchmesser plant und immer wieder aufschiebt. Der Prozess ist schwierig, die Investitionskosten hoch. Dennoch sollen die Fertigungslinien kommen - 2016, oder auch später.
Die Umstellung auf Wafer mit 450 Millimetern Durchmesser ist einer der großen Herausforderungen in der aktuellen Entwicklung der IT. Schon mehrfach wurde eine baldige Umstellung vom aktuellen Standard 300 Millimeter angekündigt, doch in der Praxis arbeitet bis heute nicht eine Fabrik der großen Hersteller mit diesen Wafern. Chipriese Intel hat nun zumindest erstmals etwas, dass man Interessierten zeigen kann: Ein 450-mm-Wafer. Den zeigte man etwas überraschend auf dem SEMI Industry Strategy Symposium (ISS), ohne damit weitere große Ankündigungen zu verknüpfen.
Es seien einige Anstrengungen nötig gewesen, um diesen Wafer auf der ISS zu zeigen. Intel habe mit zahlreichen Partnern wie etwa Sumco (Waferhersteller) zusammenarbeiten müssen, um die so unscheinbar runde Scheibe zeigen zu können. Mitte letzten Jahres wurde bekannt, dass Intel mit Nikon zusammenarbeiten will, um die Fertigungsstraßen zu entwerfen. Der gezeigte Wafer war sogar durch die Lithografie gelaufen, sprich es waren Schaltkreise auf den Wafer untergebracht worden. Allerdings kann nur spekuliert werden, um was es sich handelt. Medienberichten zufolge könnte es sich im Jet and Flash (J-Fil) in 24 nm gehandelt haben. Wie weit man vom Einsatz in der Massenfertigung weg ist, wollte man nicht kommentieren. Derzeit geht man von "irgendwann 2015" aus.
Bereits auf dem IDF 2012 stapelte man tief. Der Umstieg würde noch vier bis fünf Jahre dauern, so Senior Fellow Mark Bohr einst. Das große Problem ist, dass die enorm teure Fertigungsstraße komplett umgebaut werden muss. Eine Anpassung der Fertigungshöhe ist indes mit weniger Aufwand zu erreichen. Intel ist mit diesem Thema allerdings nicht alleine. Auch TSMC, einer der weltweit größten Auftragsfertiger, will die Umstieg schnell schaffen – musste allerdings auch mehrmals aufschieben. Das zuletzt ausgegebene Ziel war es, 2013/2014 eine Testproduktion in Fab 12 bei 20 nm zu starten und 2015/2016 in Fab 15 Wafer mit 14 nm Strukturbreite zu nutzen. Im Rahmen der Umstellung gibt es auch Überlegungen von "Bulk CMOS" auf "Fin Fet" umzubauen. Die hohen Investitionskosten und technische Schwierigkeiten verzögern den Prozess aber immer wieder. 2003 führte Intel 300 mm beim 90-nm-Prozess ein. 2010 sagte Bohr, der Umstieg auf 450 mm könne 2013 gelingen.
Der Grund für die Chiphersteller, trotzt der enormen Investitionskosten weiter am 450 mm festzuhalten, ist simpel: Kostenersparnis. TSMC rechnete einst vor, dass auf 450 Millimeter messenden Silizumstangen, aus denen die Wafer geschnitten werden, bis zu 80 Prozent mehr Chips unterzubringen sind. Das verbessert die Yield-Rate und es ließen sich über 10 Jahre 7.000 Arbeitsplätze einsparen. Allerdings gibt es auch ganz andere Rechnungen, die von 30 Prozent Kostenreduktion sprechen. Was die letztendlichen Produktionskosten angeht, scheint man sich über den Breakeven sehr unsicher zu sein. An anderer Stelle heißt es gar, dass 450-mm-Wafer unwirtschaftlicher seien als die 300-mm-Modelle. Bei der Anschaffung geht man davon aus, dass ein 450-mm-Wafer zunächst doppelt so teuer sein wird wie ein 300-mm-Wafer. Wie oben festgehalten, bekommt man auch sehr viel mehr Chips unter, aber die Probleme hören dort nicht auf. Neben der Lithographie, die noch kritisch ist, sind die Anlagen je nach Schätzung 1,3 bis 3,0 Mal so teuer. Es bleibt daher fraglich, wer dieses Risikoinvestment schnell hinter sich bringt. Intel, Samsung und TSMC sind sicher Kandidaten. Bei Globalfoundries und IBM lässt man sich unter Umständen mehr Zeit.
Der Betrieb der Anlage (und die führt viele Schritte nun einmal "pro Wafer" durch) wird einen wesentlich größeren Anteil an den Fertigungskosten haben, als der Preis des Wafers. Der fertig belichtete 450 mm Wafer wird dann vermutlich nur ~40% teurer sein, als ein 300 mm Pendant, aber eben mehr Chips enthalten.
Das ist der Grund, warum die Wafer teurer sind - kein zusätzlicher Faktor.