인텔의 오하이오 투자: 일부 점 연결

오하이오 주 뉴 올버니에 두 개의 새로운 반도체 공장 또는 "팹"을 건설하려는 Intel의 20억 달러 계획은 금요일 백악관 발표에서 회사 CEO Pat Gelsinger에 의해 주 역사상 최대 규모의 단일 현장 투자라고 설명되었습니다. 그러나 이는 현재의 칩 부족과 공급망 문제를 완화하는 것 이상으로 업계 선두를 되찾기 위한 것입니다. 발표 전 해당 회사에 인터뷰를 시도했지만 소용이 없었습니다. 그럼에도 불구하고 흥미로운 부스러기가 많이 있으므로 몇 가지 점을 연결해 보겠습니다.

20억 달러는 (다년간의 건설에 걸쳐 지출된) 많은 돈처럼 보이지만 이 업계에서는 그렇지 않습니다. 인텔은 이미 애리조나 주 챈들러에 있는 두 개의 새로운 팹에 그만큼의 돈을 투자하고 있으며, 대만 반도체 제조 회사(TSMC)는 인근 노스 피닉스에 12억 달러를 투자하고 있습니다. 오하이오주 투자는 10개의 팹에 대한 것이므로 각각 약 12억 달러에 달합니다. 팹의 크기를 정할 때 제조 용량을 결정하는 최소 효율적인 규모가 있습니다. 현대 팹에서 칩은 12인치 실리콘 웨이퍼로 만들어지며, 용량은 일반적으로 월 700인치 웨이퍼 시작량으로 측정됩니다. 즉, 매달 라인 앞쪽에 얼마나 많은 웨이퍼를 배치합니까? 이는 병목 단계의 용량과 전체 프로세스에 소요되는 시간에 따라 결정됩니다. 레시피의 단계 수(최대 XNUMX개 이상)에 따라 웨이퍼를 완료하는 데 최대 XNUMX개월이 걸릴 수 있습니다. 최소 피처 크기를 설명하는 "노드"로 참조되는 고급 기술의 경우(예., 5nm 노드), 10억 달러로 매월 20,000개의 웨이퍼 시작을 구매할 수 있습니다. 

이러한 수치를 고려하여 TSMC는 대만에 12개의 "Gigafab"을 보유하고 있습니다. Fab 12A/14B는 Hsinchu Science Park에, Fab 18 및 15은 Tainan Science Park에, Fab 250,000는 Taichung 근처 Central Taiwan Science Park에 있습니다. 이들 각각은 다양한 노드에 걸쳐 매월 약 7개의 웨이퍼 시작 용량을 보유하고 있습니다. TSMC는 또한 중국 난징에 28nm에서 40,000nm 노드까지 모든 것을 처리하는 팹을 보유하고 있으며 최근 해당 팹을 월 100,000개에서 28개의 웨이퍼 시작으로 확장할 계획을 발표했습니다. 180,000nm는 자동차 및 가전제품 칩에 널리 사용되며, 전 세계적으로 TSMC는 해당 노드에서만 한 달에 XNUMX개의 웨이퍼를 시작할 수 있는 용량을 보유하고 있습니다. 전반적으로 매월 백만 개가 넘는 웨이퍼 시작을 위한 용량을 갖추고 있습니다. 반도체 제조에서는 규모가 매우 중요합니다. 대규모 생산 능력을 개발하는 것은 생산 학습을 통해서입니다.

TSMC는 또한 최근 올해 자본 지출 계획을 약 40억~44억 달러로 늘렸습니다. 한편 삼성은 40년 33.5조원(2021억 달러)을 지출했고, 올해는 50조원(약 42억 달러)을 지출할 계획이다. 그러니 인텔의 투자도 상당하지만, 다른 나라에서 진행 중인 투자도 타격을 입고 있기 때문에 한 기업의 투자만으로 미국의 주도권을 회복할 수 있다는 착각에 빠져서는 안 된다.

또 다른 “점”을 살펴보겠습니다. 지난 주 초 Intel은 네덜란드 ASML로부터 최초의 Twinscan EXE:5200 스캐너를 주문했음을 확인했습니다. 이는 칩에 원자 규모 패턴을 생성하는 데 중요한 역할을 하는 최신 세대의 극자외선(EUV) 리소그래피 도구입니다. 이 기계의 이전 버전은 대당 150억 340천만 달러가 넘는 반면, 이 특정 모델은 단일 장치당 350억 900천만 달러가 넘습니다. 이는 Airbus A50-200의 정가보다 높으며 항공사는 일반적으로 최대 10%까지 큰 할인을 받습니다. 해당 리소그래피 도구가 생산 준비 상태에 도달하면 시간당 XNUMX개의 웨이퍼를 생산해야 합니다. 무서운 점은 팹이 일반적으로 이러한 기계를 두 대 이상 구입해야 한다는 것입니다. 리소그래피는 가장 비싼 도구이기 때문에 팹에서는 리소그래피가 항상 병목 현상이 되도록 다른 프로세스 도구를 충분히 구매합니다. 그러나 다른 도구도 저렴하지 않습니다. 따라서 XNUMX억 달러 규모의 팹을 건설한다는 것은 건물 인프라에 XNUMX억 달러를 의미하고 나머지는 모든 다양한 도구에 대해 의미할 수 있습니다.

EXE:5200은 NA(개구수)가 높기 때문에 가격이 너무 비쌉니다. NA는 시스템이 빛을 받아들이거나 방출할 수 있는 각도 범위를 설명합니다. 이는 렌즈의 최대 개방 크기와 초점 거리를 연결하는 사진가에게 친숙한 f값과 완전히 동일하지 않습니다. 오히려 NA는 광학 리소그래피 시스템으로 만들 수 있는 가장 작은 것을 결정합니다. 이 능력의 척도는 웨이퍼 위의 특정 높이에 인쇄될 수 있는 형상의 크기인 임계 치수입니다. 이는 사용된 빛의 파장에 비례하고 NA에 반비례합니다. 따라서 더 작은 것을 만들고 싶다면 더 작은(더 짧은) 빛의 파장을 사용하거나 더 높은 NA 광학 시스템을 사용해야 합니다. ASML은 10억 13.5천만 달러가 넘는 스캐너에서 EUV 광(150 nm)을 구현하기 위해 R&D에 200억 달러 이상을 투자했습니다. 분명히 스캐너당 추가로 XNUMX억 달러를 추가하면 더 높은 NA를 얻을 수 있습니다. 이러한 증분 비용을 통해 이 작업이 얼마나 어려운지 알 수 있습니다. 이 관절점에는 또 다른 측면이 있습니다. 현재 반도체 제조 도구에 대한 수요가 너무 많아서 배송 리드 타임이 엄청나게 깁니다. 장비 배송 시간은 이제 가장 긴 핵심입니다.

세 번째 점. Gelsinger는 백악관 브리핑에서 인텔이 이 지역의 인재 파이프라인 개발에 100억 달러를 투자하고 있다고 밝혔습니다. 이것은 매우 중요하고 또한 매우 시사하는 바입니다. 칩 회사가 제조 도구에 지출해야 하는 모든 돈 중에서 도구를 운영하고 제품을 생산할 수 있는 것은 바로 사람입니다. 한편, 오하이오에는 반도체 제조 방식이 많지 않지만 주와 인근 인디애나, 미시간 및 인근 지역에 자동차, 항공 우주 및 기타 엔지니어링 중심 직업과 훌륭한 엔지니어링 학교가 많이 있습니다. 피츠버그. 지역 학교와 협력하면 인재 파이프라인을 구축하는 데 도움이 됩니다. 이는 텍사스주 피닉스나 오스틴과 같은 도시에서 인재 확보에 대한 경쟁이 치열해지고 있다는 신호이므로 중서부 지역으로 이동하는 것은 현명한 선택입니다. 오하이오는 또한 애리조나나 텍사스만큼 건조하지 않으며 공장에서는 물을 많이 사용합니다. 나는 왜 우리가 사막에 공장을 짓는 것을 좋아하는지 이전에 질문한 적이 있습니다.

이 점들을 연결하면 더 완전한 그림이 나타납니다. 첫째, 인텔의 투자가 자동차 산업과 다른 분야의 단기적인 칩 부족을 완화할 것이라고 혼동해서는 안 됩니다. 이는 장기적으로 이루어지는 투자이며 실질적이고 칩 제조 기술의 선두를 따라가기 위한 것입니다. 따라야 할 것이 더 많이 있을 것입니다. Gelsinger는 이미 시간이 지남에 따라 오하이오주가 아마도 100억 달러를 투자하여 메가사이트가 될 것이라고 암시했습니다. 그는 제조 리더십 분야에서 다시 정상에 오르고자 하는 의지가 분명합니다. 특히 많은 주주들이 현금을 돌려받는 것을 선호하는 시장에서 상장 기업의 CEO로서 이러한 움직임에는 용기가 필요합니다. 그와 회사가 성공하기를 바랍니다.