Foundry 2.0: Intels Forschungs-Fab D1X ist bereit für EUV mit High-NA

Intels Forschungs- und Entwicklungs-Fabrik D1X wurde um ein neues Modul erweitert. Hier soll unter anderem das neue EUV mit High-NA getestet werden. Die neuen Maschinen verlangen quasi neue Gebäude, da sie größer, schwerer und vor allem auch höher sind. Parallel dazu gab Intel Einblicke in die weitere Entwicklung.

Forschung und Entwicklung zurück im Fokus

Drei Milliarden US-Dollar in eine Fabrik für Forschung und Entwicklung zu investieren, ist eine stolze Summe. Die Reinraumfläche des D1X genannten Baus steigt dabei nur um etwas mehr als 20 Prozent, doch die neue Fläche hat es in sich: In dem neuen Modul sollen nicht nur die kommenden, klassischen EUV-Tools genutzt werden, sondern der Grundstein für EUV mit High-NA gelegt werden. Dass dafür neue Gebäude notwendig waren, dürfte in Zukunft auch für Intels Fabriken weltweit ein Thema sein.

Das neue Mod3 von D1X ist damit vermutlich auch die Blaupause, die bei kommenden Fabriken umgesetzt wird. Denn schließlich baut Intel gleich mehrere neue Werke davon in den nächsten Jahren, zuletzt bestätigt wurde auch ein Komplex in Magdeburg, Deutschland.

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Die Fabrik erprobt in den kommenden Jahren aber auch, falls es mit High-NA EUV nicht so klappt wie geplant. Fehlschläge vorzubereiten und einen Plan B in der Hinterhand zu haben, war zuletzt nicht Intels Stärke. In naher Zukunft greift laut Intel der bereits mit einkalkulierte Backup-Plan, der die Fertigungsschritte auch mit klassischer EUV-Belichtung umsetzen können soll. Zu den potentiell betroffenen Prozessoren zählt in erster Linie Intel 20A, aber auch das zuletzt leicht nach vorn gezogene Intel 18A, welches nur ein halbes Jahr nach Intel 20A bereits für das Jahr 2025 serienreif sein soll. Bis zum Jahr 2026 könnte Intel mit klassischer EUV-Lithografie überbrücken, heißt es heute.

Intel nennt bis zu sechs Jahre, bis ein Prozess vom Reißbrett bis zur Serienfertigung gereift ist. Die ersten Jahre ist dabei die Abteilung Component Research (CR) federführend, erst später kommt dann die Manufacturing Group hinzu.

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Am Ende ist es natürlich auch alles eine Frage des Geldes. Hier hatte Intels neuer CEO zuletzt das Scheckbuch gezückt und weitere Gelder freigegeben, die die Umsetzung beschleunigen sollen. Aber auch die Zusammenarbeit mit Partnern und der Rückgriff auf Werkzeuge, die auch andere Hersteller nutzen, weichen vom bisherigen Einzelgängeransatz ab. Vieles, was Intel bisher in den Fabriken machte, ist zu anderen Prozessen komplett inkompatibel, und das beginnt bereits bei Design Tools.

Bloß keine Fehler der Vergangenheit wiederholen

In den Ausführungen gegenüber der Presse in der letzte Woche wurde deutlich, dass man bei Intel die Fehler der Vergangenheit, allen voran natürlich die, die zum 10-nm-Albtraum führten, nicht wiederholen will. Das, was der Hersteller dafür öffentlich als Neuerung für die Zukunft vorstellt, wirkt dabei durchaus bizarr, denn von außen betrachtet hätten derartige Mechanismen schon in der Vergangenheit greifen sollen.

Dass es sie nicht gab, erklärt rückwirkend indes gut, warum 10 nm im ersten Versuch so krachend gescheitert ist und Intel Jahre brauchte, um überhaupt wieder halbwegs in die Spur zu kommen. Am Ende half lediglich, die Hälfte der Ziele für 10 nm zu streichen und quasi von vorne zu beginnen. Auch an anderer Stelle hat Intel daraus gelernt: Die Zeitleiste der Technology-Roadmap nennt keine Jahreszahl.

In Zukunft sollen die Teams, die an einem Prozess respektive einer Technologie für den neuen Node arbeiten, diese Technologie auch weiter in die Zukunft begleiten. Hinzu kommen weitere Teams, die unterstützen und nicht abspringen müssen, sobald etwas Neues geplant wird. Und bei ganz neuen Prozessen will Intel in Zukunft nicht mehr alles auf einmal umsetzen – das brach 10 nm im ersten Anlauf letztendlich das Genick.

Und so muss Intel noch heute im nun fehlerbereinigten und optimierten 10 nm fertigen, wenngleich es jetzt im Marketing als Intel 7 verkauft wird. 7 Jahre nach dem Plan, der mal eine Einführung von 10 nm überaus optimistisch im Jahr 2015 vorsah. Denn wie hieß es im Jahr 2012 von Intel: „We know how to make 10nm chips“ . Die nächsten Jahre zeigten, dass dem nicht so war.

Interner Zwischenprozess vor PowerVia und GAA

Am besten zeigt sich das an dem Zwischenprozess, der nach Intel 3 kommt. Er soll keine Produkte hervorbringen, wird intern aber wie ein eigenständiger Node gehandhabt. An diesem testet Intel mit klassischen FinFETs das neue PowerVia. Mit diesem Ansatz ist eine große potentielle Fehlerquelle neben dem zu testenden PowerVia nahezu ausgeschlossen. FinFETs gibt es seit über einem Jahrzehnt, es ist eine erprobte Technik. Wenn Probleme auftauchen, sollten sie eher dem PowerVia zuzuordnen sein. Intel hofft so, dass die Lösung dann schneller gefunden werden kann.

Ist die Entwicklung abgeschlossen, wird im darauf folgenden Node Gate-all-Around (GAA, Intel nennt es RibbonFET) eingeführt. Der damit umgesetzte erste Prozess ist Intel 20A. Aber er wird wie viele erste ihrer Art nach aktuellen Planungen nur kurz in Serie genutzt werden. Intel 18A soll als optimierte Variante bereits binnen eines halben Jahres folgen.

Aus Ronler Acres wird Gordon Moore Park

Intels Liegenschaften in den USA sind oft danach benannt, was früher einmal auf dem Stück Land zu finden war. So gibt es in Hillsboro, Oregon, unter anderem die Hawthorn Farm und noch bekannter die Jones Farm, in denen nun nicht nur Technologien entwickelt werden, sondern auch zu Events geladen wird – auch ComputerBase war dort bereits des Öfteren vor Ort.

Der Komplex Ronler Acres mit seinen Fabrik-Gebäuden rund um D1C, D1D und D1X sowie den Nebengebäuden folgte bisher dieser Namensgebung, was sich heute jedoch ändert. In Anlehnung an Intels größte und bekannteste Persönlichkeit, Gordon Moore, wird der gesamte Komplex heute im Rahmen einer Feierstunde in Gordon Moore Park umbenannt.

Insgesamt 22.000 Angestellte zählt Intel in Hillsboro an vier Standorten, laut eigenen Angaben wurden bis dato über 52 Milliarden US-Dollar in Oregon investiert.

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ComputerBase hat Informationen zu diesem Artikel von Intel unter NDA erhalten. Die einzige Vorgabe war der frühestmögliche Veröffentlichungszeitpunkt.