Inversión de Intel en Ohio: conectando algunos puntos

El plan de $20 mil millones de Intel para construir dos nuevas fábricas de semiconductores o "fabs" en New Albany, Ohio, fue descrito por el CEO de la compañía, Pat Gelsinger, en el anuncio de la Casa Blanca el viernes como la mayor inversión en un solo sitio en la historia del estado. Pero se trata de mucho más que aliviar la actual escasez de chips y los problemas de la cadena de suministro, se trata de intentar recuperar el liderazgo en la industria. Traté de conseguir una entrevista con la empresa antes del anuncio, pero fue en vano. No obstante, hay muchas migajas interesantes, así que conectemos algunos puntos.

$ 20 mil millones parece mucho dinero (gastado durante los múltiples años de construcción), pero en esta industria no lo es. Intel ya está gastando esa cantidad en dos nuevas fábricas en Chandler, Arizona, y Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) está gastando $12 mil millones en el cercano norte de Phoenix. La inversión de Ohio es para dos fábricas, lo que significa alrededor de $10 mil millones cada una. Cuando dimensiona una fábrica, hay una escala mínima eficiente que determina su capacidad de fabricación. En las fábricas modernas, los chips se fabrican en obleas de silicio de 12 pulgadas, y la capacidad generalmente se mide en inicios de obleas de 12 pulgadas por mes: cuántas obleas coloca al frente de la línea cada mes. Esto está determinado por la capacidad de su paso de cuello de botella, así como por la cantidad de tiempo que toman los procesos generales. Las obleas pueden tardar hasta dos meses en completarse, según la cantidad de pasos de una receta (hasta 700 o más). Para tecnologías avanzadas, a las que se hace referencia por los "nodos" que describen su tamaño mínimo de característica (e.g.., nodo de 5 nm), $10 mil millones podrían comprarle 20,000 inicios de obleas por mes. 

Para poner estos números en perspectiva, TSMC tiene cuatro "Gigafabs" en Taiwán, Fab 12A/12B en Hsinchu Science Park, Fabs 14 y 18 en Tainan Science Park y Fab 15 en Central Taiwan Science Park cerca de Taichung. Cada uno de estos tiene una capacidad de alrededor de 250,000 7 inicios de obleas por mes en una variedad de nodos. TSMC también tiene una fábrica en Nanjing, China, que procesa todo, desde nodos de 28 nm a 40,000 nm, y recientemente anunció planes para ampliar esa fábrica de 100,000 28 a 180,000 XNUMX inicios de obleas por mes. XNUMX nm es popular para los chips de electrónica de consumo y automoción, y TSMC tiene una capacidad global para XNUMX XNUMX arranques de obleas al mes solo en ese nodo. En general, tiene capacidad para más de un millón de inicios de obleas por mes. El volumen es fundamental para la fabricación de semiconductores: es a través del aprendizaje de producción que desarrolla las capacidades para producir a escala.

TSMC también aumentó recientemente su gasto de capital planificado para este año a alrededor de $ 40 a 44 mil millones. Mientras tanto, Samsung gastó 40 billones de wones coreanos (33.5 millones de dólares) en 2021, y este año planea gastar 50 billones de wones (casi 42 millones de dólares). Entonces, si bien las inversiones de Intel son sustanciales, las inversiones que se realizan en otros países también están en alza, por lo que no debemos engañarnos pensando que la inversión de una sola empresa restaurará el liderazgo de Estados Unidos.

Veamos otro "punto". A principios de la semana pasada, Intel confirmó que había pedido el primer escáner Twinscan EXE:5200 de ASML en los Países Bajos. Esta es la última generación de herramientas de litografía ultravioleta extrema (EUV) que juegan un papel crucial en la creación de patrones de escala atómica en chips. Mientras que las versiones anteriores de estas máquinas cuestan más de $150 millones cada una, este modelo en particular cuesta más de $340 millones por una sola unidad. Eso es más que el precio de lista de un Airbus A350-900, y las aerolíneas suelen obtener grandes descuentos (hasta del 50%). Cuando esa herramienta litográfica esté lista para la producción, debería producir 200 obleas por hora. Lo aterrador es que las fábricas generalmente tienen que comprar más de una de estas máquinas. Dado que es la herramienta más cara, las fábricas compran una cantidad suficiente de otras herramientas de proceso para que la litografía sea siempre el cuello de botella. Pero las otras herramientas tampoco son baratas. Entonces, construir una fábrica de $10 mil millones podría significar mil millones para la infraestructura del edificio y el resto para todas las diferentes herramientas.

El EXE:5200 es tan caro porque tiene una gran apertura numérica (NA). El NA describe el rango de ángulos sobre los cuales un sistema puede aceptar o emitir luz. No es lo mismo que el número f familiar para los fotógrafos, que vincula el tamaño de la apertura máxima de la lente con la distancia focal. Más bien, la NA determina lo más pequeño que puede hacer con un sistema de litografía óptica. Una medida de esta capacidad es la dimensión crítica, que es el tamaño de la función que se puede imprimir a una altura específica sobre la oblea. Es proporcional a la longitud de onda de la luz utilizada e inversamente proporcional a la NA. Entonces, si desea hacer cosas más pequeñas, use longitudes de onda de luz más pequeñas (más cortas), o debe usar un sistema óptico NA más alto. ASML gastó más de $ 10 mil millones en I + D para llegar a la luz EUV (13.5 nm) en esos escáneres de más de $ 150 millones. Aparentemente, los $ 200 millones adicionales por escáner le brindan un NA más alto. Ese gasto incremental debería darle una idea del grado de dificultad de hacer esto. Hay otro aspecto de este punto articular. Hay tanta demanda de herramientas de fabricación de semiconductores en este momento que los plazos de entrega son extraordinariamente largos. Los tiempos de entrega de equipos son ahora los más largos.

Tercer punto. Gelsinger declaró en su sesión informativa en la Casa Blanca que Intel estaba comprometiendo $ 100 millones para desarrollar la fuente de talento en la región. Esto es extremadamente importante y también muy revelador. Por todo el dinero que una empresa de chips tiene que gastar en la fabricación de herramientas, las personas son las que le permiten ejecutarlas y producir productos. Por un lado, Ohio no tiene mucho en cuanto a la fabricación de semiconductores, pero hay muchas profesiones automotrices, aeroespaciales y otras profesiones impulsadas por la ingeniería, así como excelentes escuelas de ingeniería en el estado y en los alrededores de Indiana, Michigan y sus alrededores. Pittsburgh. Trabajar con las escuelas locales ayudará a construir una fuente de talentos. Señala la creciente competencia por el talento en ciudades como Phoenix y Austin, Texas, por lo que ir al Medio Oeste es una decisión inteligente. Ohio tampoco es tan árido como Arizona o Texas, y las fábricas usan mucha agua. Me he preguntado antes por qué nos gusta construir fábricas en desiertos.

Cuando conectamos estos puntos, surge una imagen más completa. Primero, no debemos confundirnos al pensar que las inversiones de Intel van a aliviar la escasez de chips a corto plazo en la industria automotriz y en otros lugares. Estas son inversiones que se realizan a largo plazo, y son sustanciales y están destinadas a mantenerse al día con las fronteras de la tecnología de fabricación de chips. Tendrá que haber más para seguir. Gelsinger ya aludió a que Ohio se está convirtiendo en un megasitio con quizás $100 mil millones invertidos con el tiempo. Está claramente empeñado en volver a subir a la cima en el liderazgo de fabricación. Estos movimientos requieren coraje, especialmente como director ejecutivo de una empresa pública en un mercado donde muchos accionistas preferirían que les devolvieran el efectivo. Esperemos que él y la compañía tengan éxito.