Intel setzt auf Chiplets

3,5 Mrd. Dollar für Advanced-Packaging-Fab

4. Mai 2021, 7:35 Uhr | Heinz Arnold

Intel investiert 3,5 Mrd. Dollar in den Bau einer neuen Fab in Rio Rancho/New Mexico, in der Prozessoren auf Basis der Chiplets-Technik gefertigt werden.

»Ein wesentlicher Faktor, über den wir uns vom Wettbewerb differenzieren, ist unsere weltweite Technologieführerschaft auf dem Gebiet des Advanced Packaging, das eine Schlüsselrolle in unserer »IDM 2.0«-Strategie spielen wird«, sagt Keyvsn Esfarjani, Senior Vice Presidet und General Manager Manufacturing and Operations von Intel.

Zum Advanced Packaging gehört die 3D-Packaging-Technik, die Intel im eigenen Hause entwickelt und auf den Namen »Foveros« getauft hat. Sie erlaubt es, die Chiplets – also kleine Chips, die nur bestimmte Funktionsblöcke enthalten und die deshalb in den jeweils günstigsten Prozesstechniken hergestellt werden – übereinander zu stapeln. Die ebenfalls von Intel entwickelte Embedded-Multi-Die-Interconnect-Bridge (EMIB) ermöglicht es, verschiedene Dies nebeneinander auf ein Substrat zu platzieren und gehört ebenfalls zum Advanced Packaging.

Chiplets bieten Optimierungsmöglichkeiten

Stehen diese Techniken zur Verfügung, ist es nicht mehr erforderlich, einen Prozessor monolithisch, also auf einem einzigen Stück Silizium in den jeweils modernsten Prozesstechniken zu fertigen, um die höchste Leistungsfähigkeit bei möglichst geringer Energieaufnahme herauszuholen. Ein Chip lässt sich jetzt über die Advanced-Packaging-Techniken aus den jeweils in den optimalen Prozesstechniken hergestellten Chiplets – Esfarjani sprach von »Tiles«, also Kacheln – zusammensetzen. »Wir können jetzt vom System-on-Chip zum System-on- Package übergehen. Das führt gegenüber der monolithischen Methode zu kürzeren Entwicklungszeiten, flexibleren Anpassungsmöglichkeiten an die jeweiligen Anforderungen und günstigeren Kosten«, erklärt Keyvsn Esfarjani.

Von außen sieht ein solcher Chip kaum anders aus als ein konventioneller monolithischer IC in seinem Gehäuse. Weil sich mit Hilfe der »Foveros«-Technik die Chiplets sogar übereinander in die Höhe stapeln lassen, können pro Fläche viel mehr Transistoren untergebracht werden, was die Leistungsfähigkeit deutlich erhöhen wird.

»Wir sind bereits auf ein enormes Interesse an den Advanced-Packaging-Techniken von Seiten der Anwender gestoßen«, so Esfarjani. Denn damit lassen sich Chips herstellen, die sich besonders für den Einsatz in schnell wachsenden Sektoren wie KI-Systeme sowie im 5G- und im Edge-Umfeld eignen.

Breites Technologiespektrum

Am Standort in Rio Rancho, den Intel bereits seit 40 Jahren betreibt und in den insgesamt über 16 Mrd. Dollar geflossen sind, besteht ein breites Spektrum und viel Erfahrung mit verschiedenen Prozesstechnologien. Die erste Fab in Rio Rancho produzierte die ICs noch auf 6-Zoll-Wafern. Dann kamen Fabs für die Fertigung auf 8-Zoll-Wafern hinzu und hier startete Intel die erste eigene 12-Zoll-Fab (Fab 11X). Chips für den Einsatz in Mobiltelefonen, PCs und Datenzentren wurden und werden hier gefertigt.

Deshalb passt die Erweiterung um ein neues Werk, das sich auf Advanced-Packaging-Techniken fokussiert, besonders gut in diese Umgebung. Denn um die Chiplets oder Tiles zu fertigen, sind ganz unterschiedliche Prozesstechniken erforderlich. Dass diese verschiedenen Techniken etwa für die Fertigung der Octane-Speicher-ICs, die Embedded-Multi-Die-Interconnect-Bridge und die Silicon-Photonics-Techniken hier entwickelt wurden, ist laut Esfarjani ein erheblicher Vorteil: »So können wir die unterschiedlichen Prozesstechniken für die Produktion der unterschiedlichen Tiles nutzen, die dann beispielsweise über Foveros zu den fertigen Chips integriert werden.«

Das wiederum passt in die neue »IDM 2.0«-Stragegie, die Pat Gelsinger, seit Februar dieses Jahres CEO von Intel, im März verkündet hat. Im Rahmend dieser Strategie will Intel künftig Foundry-Services anbieten, die Dritte für die Fertigung ihrer Chips nutzen können. Dazu wurde die Geschäftseinheit Intel Foundry Services (IFS) gegründet, die Dr. Randhir Thakur führt, der direkt an Pat Gelsinger berichtet. Insgesamt will Intel damit wieder zu den technologisch führenden Herstellern Samsung und TSMC aufschließen, denen es über die vergangenen Jahre gelungen war, den lange Zeit führenden Prozesstechnik-Champion aus den USA zu überholen.

Advanced-Packaging-Techniken geben künftig den Ausschlag

Dabei soll dem Standort in Rio Rancho, der den Plänen von Intel zufolge mit dem Bau der neuen Fab um 40 Prozent vergrößert wird, eine wichtige Rolle zukommen. Denn schlussendlich würden nach Überzeugung von Pat Gelsinger und Keyvsn Esfarjani die Advanced-Packaging-Techniken den Ausschlag dafür geben, wer die leistungsfähigsten und für ihre Einsatzzwecke am besten geeignetsten Chips zu den geringsten Kosten herstellen könnte.

Dass die Regierung der USA derzeit viel Geld zur Verfügung stellt, um die eigene Chipindustrie zu fördern und unabhängiger von Herstellern in Asien zu machen, dürfte die Investitionsbereitschaft von Intel zusätzlich beflügelt haben. Als Pat Gelsinger Intels neue »IDM 2.0«-Strategie verkündete, hatte er auch bekannt gegeben, für 20 Mrd. Dollar zwei neue Fabs auf dem Ocotillo-Campus in Arizona zubauen. Auch in Europa plant Intel kräftig in den Ausbau der Kapazitäten zu investieren.