Илон Маск задумался о передаче части производства чипов Tesla на аутсорсинг Intel Foundry и даже о создании собственного производства полупроводников, заявил он на ежегодном собрании акционеров компании. Маск, вероятно, стал первым руководителем крупной корпорации, который всерьёз рассматривает строительство целого завода по выпуску чипов — учитывая колоссальную сложность и стоимость подобных проектов. Генеральный директор Nvidia Дженсен Хуанг уже отреагировал на размышления Маска, отметив, что глава Tesla может недооценивать масштаб вызова.
«Нам, возможно, придётся построить Tesla TeraFab», — сказал Маск. — «Это как гигафаб от TSMC, но намного больше».
TSMC называет свои комплексы с производительностью от 30 000 до 100 000 пластин в месяц мегафабами, а комплексы мощностью свыше 100 000 пластин в месяц — гигафабами. Терафаб означал бы мощность далеко за пределами 100 000 пластин в месяц, что превратило бы Tesla в одного из крупнейших игроков отрасли. Для контекста: комплекс TSMC Fab 21 в Аризоне, общая стоимость которого составит 165 миллиардов долларов, станет гигафабом с шестью производственными линиями, двумя центрами продвинутой упаковки и научно-исследовательским центром. Судя по всему, Маск планирует нечто ещё более масштабное. Но сначала разберёмся в сути — стать производителем чипов сегодня требует не только денег.
«Создание передового производства чипов — чрезвычайно сложная задача», — заявил Дженсен Хуанг на мероприятии TSMC в четверг. — «Это не просто построить завод. Инженерия, наука и искусство того, что делает TSMC, — это невероятно сложно».
Зачем Tesla нужны чипы
Как крупный автопроизводитель и владелец одних из крупнейших в отрасли ИИ-суперкомпьютеров, Tesla нуждается в стабильных поставках высокопроизводительных процессоров для развития искусственного интеллекта. Компания уже использует десятки тысяч GPU Nvidia, а после отмены проекта Dojo планирует применять собственные процессоры AI5 как в автомобилях и роботах, так и в дата-центрах. Чтобы обеспечить достаточное количество чипов, Tesla намерена закупать их у двух источников — TSMC и Samsung. Маск также упомянул возможность сотрудничества с Intel, хотя это может быть затруднительно: у Intel пока нет автомобильных техпроцессов.
«Одна из задач, которую я пытаюсь решить, — как нам произвести достаточно чипов», — риторически спросил Маск в своей речи. — «Я очень уважаю наших партнёров — TSMC и Samsung. Возможно, мы что-то сделаем с Intel. Никаких соглашений пока не подписано, но стоит обсудить».
Однако в долгосрочной перспективе, по его словам, компании потребуется ещё больше ИИ-процессоров — и это вынудит Tesla создать собственное производство, фактически став интегрированным производителем устройств (IDM) — роль, от которой в последние десятилетия отказались даже такие гиганты, как AMD, Fujitsu, IBM и Panasonic.
«Даже при самом оптимистичном сценарии поставок от наших партнёров — этого всё равно недостаточно», — заявил Маск аудитории. — «Поэтому, думаю, нам придётся строить Tesla TeraFab. Это как гигафаб TSMC, но намного больше. Я не вижу другого способа достичь нужных объёмов. Значит, нам, вероятно, придётся построить гигантский завод по производству чипов. Это необходимо».
Как стать производителем чипов
Разработка передового техпроцесса стоит лидерам отрасли миллиарды долларов, а строительство одной фабрики мощностью 20 000 пластин в месяц на современном узле — десятки миллиардов.
Японский стартап Rapidus — первый за десятилетия новый игрок, планирующий выпуск чипов на передовых узлах, — оценивает общие инвестиции в 5 триллионов (около $32 млрд) для разработки техпроцесса и строительства фабрики, способной к коммерческому выпуску 2-нм чипов к 2027 году. Проект амбициозен, но пока неизвестно, возможно ли с нуля стать ведущим производителем на передовых узлах в 2020-х.
Разработка нового техпроцесса — это многолетний, междисциплинарный процесс, занимающий 5 и более лет от идеи до выхода на стабильный выход годных. Он начинается с поиска пути (pathfinding), исследований материалов, разработки структуры транзистора и тысяч симуляций TCAD для моделирования легирования, напряжения и утечек.
Rapidus лицензировал 2-нм GAA-транзисторы у IBM, но подобные технологии можно получить и у imec или CEA-Leti. Однако правильная структура транзистора — лишь начало.
Далее инженеры создают тысячи взаимосвязанных технологических шагов, объединённых в модули FEOL, MOL и BEOL (формирование транзисторов, промежуточные соединения, металлизация). Каждый шаг требует атомарной точности в осаждении, травлении, литографии и отжиге. Настройка параметров (сотни и тысячи на шаг) под выпуск, равномерность, надёжность, дефектность, энергопотребление и производительность требует десятилетий инженерного опыта. На этом этапе технологии от IBM, imec или CEA-Leti уже не помогают.
Когда отдельные шаги стабилизированы, их объединяют на тестовых пластинах, настраивая последовательность и температурные режимы, чтобы избежать загрязнений и деградации материалов. Так формируется процесс-флоу — упорядоченная последовательность сотен шагов, определяющая техпроцесс. Эти рецептуры интеграции нельзя лицензировать.
После достижения целевых показателей по производительности, энергопотреблению и выходу годных процесс нужно сделать пригодным для проектирования: создать PDK, SPICE-модели, верифицированные библиотеки стандартных ячеек и IP-блоки. Параллельно начинается внедрение в реальные фабрики — ещё одна задача, требующая опыта, а не только инвестиций.
Наконец, фабрика должна выйти на высокий выход годных в массовом производстве — долгий, итеративный процесс, зависящий от команды опытных инженеров.
Сможет ли новичок пройти весь путь с нуля за пять лет? Ответ даст Rapidus в 2027 году.
Оригинал
Уникальность
