Alexander_Pil

Alexander Pil is redacteur bij Bits&Chips.

16 November 2007

De vier grootste chipfabrikanten hebben de knuppel in het hoenderhok gegooid. Als het aan Intel, Samsung, Toshiba en TSMC ligt, stappen we over vijf jaar over naar silicium plakken met een diameter van 450 mm (16 inch, een forse pizza). Het kwartet wil de overgang naar grotere wafers op de International Technology Roadmap for Semiconductors zetten voor 2012. Algemene consensus is er echter nog niet. Kleinere chipfabrikanten schieten niet zo veel op met wafervergroting. Sceptici beweren dat het er nooit van zal komen.

Voordelen zijn er wel bij massaproductie. Het oppervlak van 450 mm wafers is ruim twee keer zo groot als de 300 mm schijven die chipbakkers nu gebruiken voor hun top-IC‘s. Grotere plakken betekent hogere productiviteit en lagere kosten per vierkante centimeter. De schatting is dat het uiteindelijk zo‘n 30 procent goedkoper kan met 450 mm. Maar de meningen zijn verdeeld. Gartner-analist Bob Johnson vindt die verwachting ’dubieus‘.

Op dit moment gaat het grootste deel van de chipproductie nog via 200 mm schijven en kleiner. Alleen de top 25 procent is goed genoeg voor 300 mm. Er zit nog flink wat rek in het relatief nieuwe grootformaat. Geen enkele fabrikanten is er namelijk in geslaagd om optimaal te profiteren van de mogelijkheden die 300 mm biedt, weet Bill McClean van marktonderzoeker IC Insights.

Voor McClean bestaat er echter geen twijfel: ’Hoewel de overgang nog niet in de coulissen staat, is het geen kwestie van of maar van wanneer. Bedrijven spelen met de wat-als-vraag. Intel denkt: ’Wat als ik over vijf jaar 450 mm wafers kan maken en AMD kan dat niet?‘ Geen CEO zal die verleiding kunnen weerstaan.‘

Helemaal waar is dat niet. Je wilt immers niet de eerste zijn die een 450 mm-fab bouwt, maar ook niet de laatste die een 300 mm-fab neerzet. Wie wil voorlopen, krijgt de hoge opstartkosten op zijn bord. Het behoeft weinig uitleg dat het prijskaartje gigantisch zal zijn. Dat heb je niet binnen een paar maanden productie terugverdiend.

Machinebouwers en materiaalleveranciers staan niet te springen bij het initiatief van de Grote Vier. Behalve dat ze tegen de flinke investering aanhikken, hebben ze de moeilijke overgang van 200 naar 300 mm nog vers in het geheugen. Halverwege de jaren negentig werd er voor het eerst gesproken over 300 mm wafers. Het duurde nog tot de millenniumwisseling voordat de eerste 300 mm-fabs hun deuren openden. De stap zou de productie dertig procent efficiënter maken, maar in de praktijk bleek dat je je fabcapaciteit fors moest vergroten om die winst te kunnen verzilveren. ASMI was eind jaren negentig een van de eerste met 300 mm-machines. De Bilthovense apparatuur vond nauwelijks aftrek en het bedrijf ging er bijna aan onderdoor.

ASML volgt de discussies op de voet, vertelt chief scientist Bill Arnold me. ’Maar we zijn nog niet begonnen met de ontwikkeling van een 450 mm-machine.‘ Het kan volgens hem alleen een succes worden als de hele industrie het met elkaar eens is. Technisch gezien is 450 mm niet zo‘n groot probleem, denkt hij. ASML‘s step- en scanprincipe is relatief eenvoudig op te schalen. De componenten moeten wat groter, maar fundamentele beperkingen zijn er niet.

Maar als Intel over vijf jaar van start wil met 450 mm moeten er toch wat hobbeltjes worden genomen. Deze eerste belichtingen zullen EUV-machines doen, daarna volgen minder kritische belichtingen. Behandeling van dit soort grote plakken in het luchtledige lijkt me toch geen sinecure. TSMC, geheugenfabrikanten en Intel zullen fors moeten gaan betalen voor EUV-machines. De grote vraag is of ze ook voor 450 mm extra in de buidel willen tasten. Zij zullen het geld uiteindelijk op tafel moeten leggen. Is het financiële commitment er, dan zullen ASML, ASMI en consorten zeker over de brug komen. Intel heeft in zijn nood voor nieuwe technologie altijd de neiging om zichzelf te overschreeuwen. Paul Otellini‘s zakken zijn diep genoeg, maar of Samsung of Hynix over de brug komen is de vraag. De grootste roep om kostenverlaging met 450 mm zal wellicht pas komen als verder krimpslagen onmogelijk of te duur zijn, of te lang op zich laten wachten