Investimento di Intel nell'Ohio: collegamento di alcuni punti

Il piano da 20 miliardi di dollari di Intel per costruire due nuove fabbriche di semiconduttori o "fabs" a New Albany, Ohio, è stato descritto dal CEO dell'azienda Pat Gelsinger all'annuncio della Casa Bianca venerdì come il più grande investimento in un unico sito nella storia dello stato. Ma si tratta molto di più che alleviare l'attuale carenza di chip e i problemi della catena di approvvigionamento, si tratta di cercare di riconquistare il comando nel settore. Ho cercato di ottenere un colloquio con l'azienda prima dell'annuncio, ma senza successo. Tuttavia ci sono molte briciole interessanti là fuori, quindi colleghiamo alcuni punti.

20 miliardi di dollari sembrano un sacco di soldi (spesi in più anni di costruzione), ma in questo settore non lo è. Intel sta già spendendo così tanto in due nuove fabbriche a Chandler, in Arizona, e la Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) sta spendendo 12 miliardi di dollari nella vicina North Phoenix. L'investimento in Ohio è per due fabbriche, quindi ciò significa circa $ 10 miliardi ciascuna. Quando si dimensiona un fabbricato, esiste una scala minima efficiente che determina la capacità di produzione. Nelle fabbriche moderne, i chip sono realizzati su wafer di silicio da 12 pollici e la capacità viene generalmente misurata in wafer da 12 pollici avviati al mese: quanti wafer metti in prima linea ogni mese. Ciò è determinato dalla capacità della fase del collo di bottiglia, nonché dal tempo impiegato dai processi complessivi. Il completamento dei wafer può richiedere fino a due mesi, a seconda del numero di passaggi in una ricetta (fino a 700 o più). Per le tecnologie avanzate, a cui si riferiscono i “nodi” che ne descrivono la dimensione minima delle caratteristiche (per esempio., 5 nm node), $ 10 miliardi potrebbero farti guadagnare 20,000 wafer al mese. 

Per mettere in prospettiva questi numeri, TSMC ha quattro "Gigafab" a Taiwan, Fab 12A/12B nell'Hsinchu Science Park, Fab 14 e 18 nel Tainan Science Park e Fab 15 al Central Taiwan Science Park vicino a Taichung. Ognuno di questi ha una capacità di circa 250,000 wafer start al mese su una gamma di nodi. TSMC ha anche una fabbrica a Nanchino, in Cina, che elabora qualsiasi cosa da 7 nm a 28 nm nodi, e ha recentemente annunciato l'intenzione di ampliare quella fabbrica da 40,000 a 100,000 wafer al mese. 28 nm è popolare per i chip automobilistici ed elettronici di consumo e, a livello globale, TSMC ha una capacità di 180,000 wafer a partire da un mese proprio in quel nodo. Complessivamente ha una capacità di oltre un milione di wafer al mese. Il volume è fondamentale per la produzione di semiconduttori: è attraverso l'apprendimento della produzione che si sviluppano le capacità per produrre su larga scala.

TSMC ha anche recentemente aumentato la spesa in conto capitale pianificata per quest'anno a circa $ 40-44 miliardi. Nel frattempo Samsung ha speso 40 trilioni di won coreani (33.5 miliardi di dollari) nel 2021 e quest'anno prevede di spendere 50 trilioni di won (quasi 42 miliardi di dollari). Quindi, mentre gli investimenti di Intel sono sostanziali, anche gli investimenti fatti in altri paesi sono in lacrime, quindi non dovremmo illuderci nel pensare che l'investimento di una sola società da solo ripristinerà il vantaggio dell'America.

Diamo un'occhiata a un altro "punto". La scorsa settimana, Intel ha confermato di aver ordinato il primo scanner Twinscan EXE:5200 da ASML nei Paesi Bassi. Questa è l'ultima generazione di strumenti di litografia a ultravioletti estremi (EUV) che svolgono un ruolo cruciale nella creazione di modelli su scala atomica sui chip. Mentre le versioni precedenti di queste macchine costavano oltre $ 150 milioni ciascuna, questo particolare modello costa oltre $ 340 milioni per una singola unità. È più del prezzo di listino di un Airbus A350-900 e le compagnie aeree di solito ottengono grandi sconti (fino al 50%). Quando lo strumento litografico raggiunge la disponibilità alla produzione, dovrebbe produrre 200 wafer all'ora. La cosa spaventosa è che le fabbriche di solito devono acquistare più di una di queste macchine. Poiché è lo strumento più costoso, le fabbriche acquistano abbastanza degli altri strumenti di processo in modo che la litografia sia sempre il collo di bottiglia. Ma neanche gli altri strumenti sono economici. Quindi costruire una fabbrica da 10 miliardi di dollari potrebbe significare un miliardo per l'infrastruttura dell'edificio e il resto per tutti i diversi strumenti.

L'EXE:5200 è così costoso perché ha un'elevata apertura numerica (NA). Il NA descrive la gamma di angoli su cui un sistema può accettare o emettere luce. Non è esattamente lo stesso del numero f che è familiare ai fotografi, che collega la dimensione dell'apertura massima dell'obiettivo alla lunghezza focale. Piuttosto il NA determina la cosa più piccola che puoi fare con un sistema di litografia ottica. Una misura di questa capacità è la dimensione critica, che è la dimensione della caratteristica che può essere stampata a un'altezza specifica sopra il wafer. È proporzionale alla lunghezza d'onda della luce utilizzata e inversamente proporzionale alla NA. Quindi, se vuoi fare cose più piccole, usi lunghezze d'onda della luce più piccole (più corte), oppure devi usare un sistema ottico NA più alto. ASML ha speso oltre $ 10 miliardi in ricerca e sviluppo per raggiungere la luce EUV (13.5 nm) in quegli scanner da $ 150 milioni più. Apparentemente i $ 200 milioni in più per scanner ti danno un NA più alto. Quella spesa incrementale dovrebbe darti un'idea del grado di difficoltà di farlo. C'è un altro aspetto in questo punto articolare. C'è così tanta richiesta di strumenti per la produzione di semiconduttori in questo momento che i tempi di consegna sono straordinariamente lunghi. I tempi di consegna delle apparecchiature sono ora i più lunghi.

Terzo punto. Gelsinger ha dichiarato nel suo briefing alla Casa Bianca che Intel stava impegnando 100 milioni di dollari per sviluppare la pipeline di talenti nella regione. Questo è estremamente importante e anche molto significativo. Nonostante tutti i soldi che un'azienda di chip deve spendere per la produzione di strumenti, le persone sono ciò che ti consente di gestirli e produrre prodotti. Da un lato, l'Ohio non ha molto in termini di produzione di semiconduttori, ma ci sono molte professioni automobilistiche, aerospaziali e altre professioni guidate dall'ingegneria, nonché grandi scuole di ingegneria nello stato e nei vicini Indiana, Michigan e nelle vicinanze Pittsburgh. Lavorare con le scuole locali aiuterà a costruire una pipeline di talenti. Segnala la crescente competizione per i talenti in città come Phoenix e Austin, in Texas, quindi andare nel Midwest è una mossa intelligente. Anche l'Ohio non è arido come l'Arizona o il Texas, e le fabbriche usano molta acqua. Mi sono già chiesto perché ci piace costruire fabbriche nei deserti.

Quando colleghiamo questi punti, emerge un quadro più completo. In primo luogo, non dobbiamo essere confusi nel pensare che gli investimenti di Intel allevieranno la carenza di chip a breve termine nell'industria automobilistica e altrove. Si tratta di investimenti a lungo termine, sostanziali e pensati per stare al passo con le frontiere della tecnologia di produzione di chip. Ci dovrà essere altro da seguire. Gelsinger ha già accennato al fatto che l'Ohio è diventato un megasito con forse $ 100 miliardi investiti nel tempo. È chiaramente intenzionato a tornare al vertice della leadership manifatturiera. Queste mosse richiedono coraggio, soprattutto come amministratore delegato di una società pubblica in un mercato in cui molti azionisti preferirebbero che il denaro venisse loro restituito. Speriamo che lui e la compagnia abbiano successo.