Huiver in chipindustrie over grotere wafers

Op dit moment worden de meest geavanceerde computerchips gemaakt op wafers van 300 millimeter in doorsnee. Door met nog grotere wafers van 450 mm te werken, passen er ongeveer 2 keer zoveel chips op een schijf en is ook het aantal defecte chips naar verhouding kleiner.

Probleem is dat de hele productielijn in een chipfabriek (‘fab’) moet worden aangepast aan het grotere formaat wafer. Dat vergt torenhoge investeringen, in de orde van grootte van miljarden dollars per fabriek. Toch liggen er plannen om die omschakeling nog voor het eind van dit decennium te maken.

Piek in R&D-kosten gaat vooraf aan introductie

Op de conferentie Semicon West in San Francisco tekende The Wall Street Journal donderdag de bezwaren van diverse betrokken partijen op. Een vertegenwoordiger van Applied Materials, een grote Amerikaanse fabrikant van productieapparatuur, wees erop dat zo’n 2 jaar voor de overstap een piek in de kosten van onderzoek en ontwikkeling zal optreden.

Dat stelt de leveranciers van productie-uitrusting voor reusachtige problemen, zei vicepresident Kirk Hasserjian. Beursgenoteerde bedrijven als Applied Materials worden sterk afgerekend op hun kwartaalresultaten. “Het zal heel moeilijk zijn om investeerders ervan te overtuigen dat dit een goede investering is.”

Makers van chipmachines hebben leergeld betaald

Wat dat betreft hebben de makers van chipmachines leergeld betaald. In de jaren ’90 staken ze veel geld in de overstap van 200 naar 300 mm, maar mede door het barsten van de ínternetzeepbel’ rond het jaar 2000 voerden chipfabrikanten de nieuwe generatie met vertraging in.

Een andere grote toeleverancier van chipmachines, Tokyo Electron, voegt eraan toe dat chipmakers indertijd niet duidelijk waren over de gewenste specificaties. Daardoor moesten achteraf dure aanpassingen aan de 300 mm-apparatuur worden gedaan. Ook Lam Research, een derde potentiële maker van gereedschappen voor 450 mm, spreekt terugkijkend in The Wall Street Journal van een ‘valse start’.

Aantal potentiële klanten steeds kleiner

Nog een probleem voor de machinebouwers is het slinkende aantal potentiële afnemers. Het aantal bedrijven met fabs voor 200 mm-wafers was naar schatting 75. Bij de overstap naar 300 mm bleven er daarvan nog maar 25 over. Een nog veel kleiner aantal kan de kosten dragen van fabs die 450 mm-wafers maken. Volgens Hasserjian van Applied Materials “niet meer dan 5, misschien 6 bedrijven in totaal”. Dat maakt de spoeling voor de toolmakers wel erg dun.

Consortium G450C ziet het van de zonnige kant

Optimisten over de kansen van 450 mm-wafers zijn er ook. Vorig jaar vormden 5 bedrijven het Global 450 Consortium (G450C), dat een proeffabriekje wil bouwen in de staat New York. De leden zijn Intel, TSMC, IBM, Samsung en AMD-spinoff Globalfoundries. Makers van productietools hebben zich echter nog niet bij dit selecte gezelschap van potentiële gebruikers aangesloten.

Ook de kapitaalinjectie in de Nederlandse chipmachinemaker ASML die Intel begin deze week aankondigde kan positief worden uitgelegd. De maximaal 4,1 miljard dollar die Intel investeert is niet alleen bedoeld voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie machines die met extreem ultraviolet licht (EUV) werken, maar nadrukkelijk ook voor de ontwikkeling van 450 mm-gereedschappen.

Verwachtingen over fasering en investering lopen sterk uiteen

Een analist van de brancheorganisatie SEMI zei maandag op dezelfde conferentie dat de eerste 3 fabrieken voor 450 mm-wafers in 2017 operationeel worden. Marktonderzoeker Gartner daarentegen verwacht brede acceptatie van 450 mm-wafers op zijn vroegst in 2018, maar waarschijnlijk pas in 2019 of 2020. Hij raamt de R&D-investeringen in de benodigde tools zelf op 17 miljard dollar, maar verwijst naar andere schattingen die variëren van 10 tot 40 miljard dollar.