10-nm-Massenfertigung erst 2019
Chip-Fertigungsmeister Intel droht Verlust der Pole Position
Bei der Präsentation seiner Q1-Ergebnisse gab Intel bekannt, dass es die Produktion von 1-0nm-Chips in hohen Stückzahlen auf eine unbestimmte Zeit in 2019 verschoben hat. Unterdessen beginnt TSMC mit der Serienfertigung in einem 7-nm-Prozess. Die Auswirkungen könnten für Intel verheerend sein.
Bezeichnungen für Halbleiter-Fertigungs-Prozesse basieren (leider) nicht mehr auf realen Geometrien, sondern sind Ergebnisse der Überlegungen der Marketingabteilungen. Das bedeutet, dass TSMC's 7-nm-Prozess nicht zwangsläufig eine höhere Transistor-Dichte als Intels 10-nm-Prozess aufweisen wird. Intels problem ist jedoch ein anderes: Auf Grund zu geringer Chipausbeuten steht die Massenfertigung in 10 nm weiterhin in den Sternen, während TSMC nach eigenen Angaben in 7-nm-Massenfertigung ist.
Das sagt Intels CEO
Intels CEO Brian Krzanich erklärte bei der Vorstellung der Finanzergebnisse von Q1 2018 mehrfach, dass Intel die in 10 nm gefertigten Cannon-Lake-CPUs in geringen Stückzahlen ausliefert, weigerte sich jedoch, bestimmte Kunden oder Produkte zu nennen. Tatsache ist, dass Intel in Bezug auf die Massenfertigung seit 2015 Prozessoren verkauft, die auf der zugrunde liegenden Skylake-Mikroarchitektur basieren, und seit 2014 in 14-nm fertigt, auch wenn der 14-nm-Prozess mittlerweile in der vierten Iteration verfügbar ist.
Das Problem mit der 10-nm-Massenfertigung sind zu geringe Chipausbeuten, die sich durch Fehler ergeben, die laut Intel im Zusammenhang mit der Multi-Patterning-Belichtung stehen. Krzanich erklärte, dass die usprüngliche Erhöhung der 10-nm-Transistordichte um Faktor 2,7 über 14 nm liegt. Beim Wechsel von 22 nm auf 14 nm wurde diese nur um das 2,4fache erhöht. Der Branchendurchschnitt beträgt übrigens nur Faktor 1,5-2 pro Fertigungsknoten. Wegen der Produktionsschwierigkeiten hat Intel sein Dichteziel für den Übergang zum 7-nm-Knoten auf Faktor 2,4 reduziert – offensichtlich ist man zu aggresiv an die neue Prozesstechnologie herangegangen und ist zumindest vorläufig mit diesem Ansatz gescheitert.
10 nm ist Intels letzter Prozess, der auf der traditionellen Fotolithographie basiert, bevor man bei 7 nm auf EUV wechseln will. Die 193-nm-Immersions-Lithographie ist laut Intel ein wesentlicher Grund für die zu den niedrigen Chipausbeuten. Derzeit erzeugt Intels Multipatterning-Prozess zu viele Fehler, um 10 nm kosteneffizient fertigen zu können. Krzanich sagt, dass das Unternehmen das Problem erkannt hat und sich bemüht, es zu beheben, aber die Korrekturen werden eine unbestimmte Zeit in Anspruch nehmen, um die Erträge signifikant positiv zu beeinflussen. Intel ist nicht bereit, sich auf die erste Hälfte des Jahres 2019 für die Massenfertigung festzulegen, so dass es möglich ist, dass 10 nm auf die zweite Hälfte des Jahres 2019 verschoben werden muss.
Krzanich erklärte, dass trotz Fortschritten die Steigerungsrate der Chip-Ausbeute langsamer als erwartet ist. Man verstehe die Gründe für die Probleme und habe bereits Maßnahmen für eine Verbesserung definiert, diese würden aber Zeit brauchen, um sie zu implementieren und zu qualifizieren. Krzanichs Aussage besagt, dass Intel die Fixes zwar definiert hat, sie aber nicht in der Massenproduktion getestet hat. Im Worst-Case wird man sogar wieder in die Design-Phase zurückkehren müssen, wenn die Korrekturen nicht wirksam sein sollten.
Fazit
Wie die präsentierten Finanzergebnisse deutlich zeigen, diversifiziert das Unternehmen erfolgreich unter anderem in die Bereiche KI, Rechenzentren, autonomes Fahren, 5G, FPGAs und IoT. Sogar GPUs stehen mittlerweile auf der Liste.
Leider berührt Intels Prozesstechnologie jedes der genannten Segmente. Die Verzögerungen des 10-nm-Prozesses könnte die Wettbewerbsfähigkeit von Intel in fast allen diesen Segmenten beeinträchtigen, in denen zu allem Überfluß Intel ein relativ neuer Player am Markt ist und die bereits über dominante und etablierte Konkurrenz verfügen.
Inzwischen hat TSMC nach eigener Angabe mit der Massenproduktion seines 7-nm-Prozesses begonnen. Wenn dies tatsächlich der Fall ist (wir werden es spätestens bei der Vorstellung des nächsten iPhones sehen), hätte TSMC die Führung in der Prozesstechnologie im 10nm/7nm-Bereich übernommen und den ewigen Fertigungsmeister Intel von der Spitze verdrängt. Denn eines ist klar: Auch wenn TSMCs Transistordichte in 7 nm vermutlich unter der von Intels 10-nm-Prozess liegen wird, höher als in Intels 14-nm ist sie allemal.
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