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Intel macht Ernst

Strategischer Foundry-Kauf

28. Februar 2022, 8:52 Uhr | Iris Stroh

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Roadmap der nächsten Jahre

Und wie schaut es danach aus? Auch diese Frage hat das Unternehmen während seines Webcasts geklärt und seine Roadmap für Prozess- und Gehäusetechnologien für die nächsten Jahre vorgelegt. Darin ging es natürlich um vollständig neue Ansätze wie RibbonFETs (der erste Gate-All-Around-Transistor von Intel) und PowerVia (rückseitige Stromversorgung der Transistoren), aber auch um die zeitliche Abfolge für die nächsten Prozessknoten. Nachdem konkurrierende Halbleiterunternehmen bereits seit vielen Jahren Abschied von der traditionellen Benennung der Prozessknoten (auf Basis der tatsächlichen Gate-Länge) genommen haben, hat Intel jetzt ebenfalls beschlossen, für die zukünftigen Prozessknoten eine neue Nomenklatur ohne Angabe von nm einzuführen. Auf Basis der neuen Definition sieht die Roadmap von Intel folgendermaßen aus:

Intel 7 (dieser Prozess lief bislang unter dem Namen 10-nm-Enhanced-SuperFin-Prozess): Bei diesem Prozessknoten mit diversen Optimierungen (z. B. stärkere Streckung, höherer Low-Resistance-Materialeinsatz, neue Bemusterungsverfahren) fällt die Leistung/Watt im Vergleich zum 10-nm-SuperFin-Prozess um 10 bis 15 Prozent höher aus. Intel nutzt diesen Knoten für Produkte wie Alder Lake, aber auch die Sapphire-Rapids-Generation wird darauf basieren.
Intel 4 (bisher der 7-nm-Prozess von Intel): Dieser Prozessknoten erreicht im Vergleich zu Intel 7 eine um 20 Prozent höhere Leistung/Watt. Intel 4 ist der erste FinFET-Knoten von Intel, der verstärkt EUV nutzt, um die kleinen Strukturen zu realisieren. Intel 4 soll in der zweiten Jahreshälfte 2022 für die Produktion bereitstehen, sodass 2023 erste Produkte – Meteor Lake und Granit Rapids – auf Basis dieser Prozesstechnologie ausgeliefert werden sollen.
Intel 3: Das ist der letzte Intel-Knoten, der auf FinFETs basiert. Er soll gegenüber Intel 4 eine Leistungssteigerung von rund 18 Prozent pro Watt ermöglichen. Intel 3 zeichnet sich durch eine neue HP-Standardbibliothek (High Performance), einen höheren Treiberstrom, einen optimierten Metallstapel mit geringerem Durchgangswiderstand und einem noch stärkeren Einsatz der EUV-Lithografie aus. Intel 3 wird in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 für die Herstellung von Produkten bereit sein.
Intel 20A: Mit diesem Prozessknoten setzt Intel zum ersten Mal auf seine RibbonFETs und seine PowerVia-Technik. Die RibbonFETs, die ersten GAA-Transistoren von Intel, erlauben höhere Schaltgeschwindigkeiten und ermöglichen dank des neuen Aufbaus denselben Treiberstrom auf kleinerer Grundfläche. Mit der PowerVia-Technik wiederum werden die Transistoren von der Rückseite des Wafers versorgt. Damit lässt sich das Signal-Routing auf der Oberfläche des Wafers optimieren und der Spannungsdrift sowie das Rauschen verringern. Die Markteinführung von Intel 20A wird für 2024 erwartet.
2025 und später: Neben Intel 20A ist auch Intel 18A bereits in der Entwicklung und für Anfang 2025 geplant. Intel 18A soll dank Optimierungen der RibbonFETs für eine noch höhere Transistorleistung sorgen. Darüber hinaus soll dieser Knoten auch der erste sein, bei dem Intel die High-NA-EUV-Lithografie nutzt, die nächste Generation der EUV-Geräte. Intel geht davon aus, dass das Unternehmen das erste innerhalb der Halbleiterbranche sein wird, das dieses Tool erhalten wird.

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Geht es um modernste Halbleiter, sind nicht nur kleinste Strukturen, sondern auch Gehäusetechnologien entscheidend, denn auch so lassen sich mehr Funktionen auf einem Chip unterbringen und neue Ansätze hinsichtlich des Systemaufbaus realisieren. In diesem Zusammenhang sieht sich Intel aber ebenfalls gut gerüstet und verweist beispielsweise auf seine EMIB-Technik (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge), mit der 2,5D-Ansätze realisiert werden können. Aber auch 3D ist kein Problem, hierfür stehen die Foveros-Techniken zur Verfügung.

Kapazitätsausbau

In Zeiten, in denen die Abnehmerindustrien unter Chip-Mangel leiden, sind Ankündigungen in Hinblick auf Kapazitätsausbau ein entscheidender Pluspunkt. Auch hier hat Intel Entschiedenheit gezeigt. Gelsinger hat beispielsweise bereits bei der Vorstellung der IDM-2.0-Strategie bekannt gegeben, dass rund 20 Mrd. Dollar in zwei neue Fabs in Arizona investiert werden. Im September 2021 fand bereits der erste Spatenstich statt, sodass an diesem Standort in Zukunft sechs Intel-Produktionsstätten zu finden sein werden. Geplant ist, dass die neuen Fabs 2024 vollständig laufen, und zwar mit den modernsten Prozesstechnologien von Intel, einschließlich Intel 20A.

Im September 2021 wiederum erklärte Gelsinger auf der IAA Mobility, dass Intel den Bau von mindestens zwei neuen Halbleiterfabriken in Europa mit einem Investitionsvolumen von bis zu 80 Mrd. Euro innerhalb der nächsten zehn Jahre plane. Darüber hinaus hieß es damals, dass IFS bereits Gespräche mit potenziellen Kunden in Europa führt, darunter Automobilunternehmen und deren Zulieferer. Intel setzt darauf, dass auch die Automobilindustrie in Zukunft fortschrittlichere Prozesstechnologien braucht. Deshalb arbeitet Intel laut eigener Aussage bereits jetzt mit führenden Automobilunternehmen zusammen und will in Europa auch entsprechende Ressourcen bereitstellen, um diesen Übergang in den nächsten Jahren zu ermöglichen. Intel kündigte damals übrigens auch an, dass in der Fabrik in Irland feste Foundry-Kapazitäten vorgehalten werden und dass das »Intel Foundry Services Accelerator«-Programm gestartet wird, um die Automobilindustrie beim Übergang zu fortschrittlicheren Prozessknoten zu unterstützen.

Im Januar 2022 wiederum kündigte Intel an, dass weitere 20 Mrd. Dollar in den Bau von zwei weiteren Fabs in Ohio fließen werden. Der Standort hat sogar Platz für insgesamt acht Fabs, das heißt, dass bei vollem Ausbau die Gesamtinvestition im Laufe des nächsten Jahrzehnts sogar auf bis zu 100 Mrd. Dollar anwachsen könnte. Wie viel Intel in diesen Standort aber wirklich investieren wird, hängt laut Intel-Angabe stark davon ab, wie viel der Staat dazugibt. Der Baubeginn für die bereits beschlossenen Fabs ist für Ende dieses Jahres vorgesehen, die Produktion soll im Jahr 2025 aufgenommen werden. Thakur kommentierte die Ohio-Ankündigung: »Mit IFS öffnet Intel seine Fabriktore, um die Bedürfnisse von Foundry-Kunden auf der ganzen Welt zu befriedigen, von denen viele nach mehr geografischer Ausgewogenheit in der Halbleiterlieferkette suchen. Die Fabs in Ohio sind für die Angstrom-Ära ausgelegt und unterstützen die fortschrittlichsten Prozesstechnologien von Intel, einschließlich Intel 18A.«

Darüber hinaus will Intel für 7,1 Mrd. Dollar in Penang/Malaysia ein Werk für Advanced Packaging und für 3,5 Mrd. Dollar eine Fab in Rio Rancho/New Mexiko bauen, in denen es um die Fertigung von Prozessoren auf Basis von Chiplets geht, die ebenfalls zu den Advanced-Packaging-Techniken zählen.