S nedávným oznámením finančních výsledků Intelu za rok 2023 přišla jedna novinka, které jsme se nevěnovali, ale je třeba se k ní vrátit. Intel oznámil překvapivou spolupráci na poli křemíkových procesů. Už jsme si zvykli, že Intel přestal být lídrem a že bude používat technologie TSMC. Teď ale firma oznámila i spolupráci s UMC, které by se dalo označit za chudého příbuzného, kterému se proti TSMC „nahoru“ dostat nepovedlo.
UMC (United Microelectronics Corporation) je tchajwanská společnost, která je v křemíkové výrobě také tradiční jméno. Pamětníci či retro nadšenci si vzpomenou, že vyráběla procesory kompatibilní s Intel 486 (UMC Green CPU), ale v roce 1995 se přeorientovala na foundry model, tedy do továrny, která stejně jako TSMC poskytuje výrobní služby fabless firmám a jiným externím zákazníkům. Mimochodem, z této transformace vznikl ještě MediaTek, jenž byl z UMC vyčleněn v roce 1996 jako pokračovatel předchozích ne-foundry aktivit.
UMC nicméně nikdy nedosáhlo na stejnou úroveň jako TSMC a zůstávalo menším hráčem, v posledních dvou dekádách bylo technologicky vždy pozadu. Jasně je to vidět od nástupu FinFETů, kde TSMC spektakulárně prorazilo s 16nm, 10nm a poté 7nm procesem, zatímco UMC zůstalo za ním (a Samsungem a GlobalFoundries) a je považováno za jakousi druhou ligu foundry výrobců.
To neznamená, že nemá klienty a svůj byznys. Společnost má 12 továren, z toho čtyři na 300mm wafery, a přes 20 tisíc zaměstnanců ve vícero zemích. Ale nabízí starší a jednodušší technologie. Eventuálně se v roce 2018 ovšem dostalo na 14nm proces s FinFETy, který by momentálně měl být jeho nejlepší. Před ním mělo nejšpičkovější 28nm technologii s planárními tranzistory.
Společnost UMC: Fab 12A v Tainanu
12nm proces pro levnější čipy
Partnerství, které Intel a UMC předminulý týden oznámily, má za cíl vývoj výrobního procesu, který je označený jako 12nm a jeho zaměřením mají být perspektivní obory jako mobilní zařízení, sektor komunikací, čipy do síťových prvků. Mluví se o ko-designu, takže firmy by měly dát dohromady své know-how a vyvinout společně jednu výslednou technologii.
Továrny Intelu nabízející Foundry služby (IFS) budou tento proces nabízet v továrnách na americkém území v Arizoně (Ocotillo, Fab 12, 22 a 32). Intel a UMC společně vyvinou technologii i nástroje a všechny potřebné služby (EDA nástroje, IP, PDK), které fabless firmy budou pro vývoj čipů na tuto technologii potřebovat. Komerční dostupnost a výroba se pak očekává někdy v roce 2027.
Wafer s křemíkovými čipy
Pro leckoho to může být šokující, protože Intel sám usiluje o to, aby byl výrobcem čipů (a poskytovatelem foundry služeb) první kategorie – jako je TSMC, takže byste nečekali, že potřebuje pomoc od UMC.
Potřeboval Intel pomoc UMC, nebo UMC pomoc Intelu?
Těžko vědět jistě, kdo do projektu vloží větší příspěvek. Ale jsou důvody si myslet, že Intel paradoxně do společného díla nepřinese nějakou drtivou většinu technologického vkladu. Proč? Protože v takové pozici by se asi nechtěl dělit s konkurentem. Zdá se pravděpodobnější, že spolupráce by mohla být buď rovnocenná půl na půl, nebo že větší díl technologií dokonce přinese UMC s tím, že vlastní příspěvek Intelu bude menší. Je možné, že tedy jde zčásti vlastně o licencování a převzetí technologie UMC Intelem, s nějakým transferem know-how opačným směrem.
Důvod, proč by jádro nové technologie mohlo být spíš IP UMC s přídavky Intelu než obráceně, je ještě jeden. Intelu jde také o to, aby nový proces byl co nejlépe přizpůsobený foundry modelu, tedy potřebám a fungování externích klientů, se vším servisem, který potřebují. A v tom má větší praxi UMC. Přesně tyto aspekty technologie chce asi Intel absorbovat a mít přítomné ve výsledném řešení, které bude nakonec komerčně nabízet. Pokud bude 12nm proces evolučně vycházet z předchozího ekosystému technologií UMC, může se s ním klientům pracovat lépe, a tudíž bude mít větší úspěch, než kdyby hlavní DNA byla z nezralejšího ekosystému Intelu.
Wafer s čipy
Intel mimochodem také v tiskové zprávě říká, že „spolupráce dodá UMC kapacitu navíc, zrychlí jeho roadmapu a demonstruje vedoucí kvality jeho technologického vývoje“, což zapadá spíše do scénáře, že Intel bude brát od UMC, než do obráceného.
Nový 12nm proces by tak klidně mohl geneticky vycházet ze 14nm procesu UMC. Intel má řadu vlastních procesů, které jsou modernější (Intel 7, Intel 4, Intel 3, dost možná i starší 14nm proces, který byl silnější než foundry 16nm/14nm procesy, nejspíš na úrovni jejich 10 nm). Jenže ty byly navrženy pro jeho interní použití, silně specializovány na jeho potřeby a optimalizovány pro jeho metody návrhu čipů. Jejich převod na foundry procesy není pro Intel snadný – externím klientům se těžko přizpůsobuje speciálním Intelovským metodologiím a principům návrhu čipů. Nyní má IFS v portfoliu proces označený jako 16nm (Intel 16 – údajně o něj měl před časem zájem MediaTek, uvidíme časem, co z toho bude). Ten by ale měl být evolucí jeho 22nm technologie (procesu 22FFL). Proces vyvinutý s UMC by měl zřejmě být o třídu lepší a modernější.
Motivace UMC jít do této spolupráce je nejspíš to, že to přinese finance navíc na vývoj (i přímo do hospodaření firmy), posílení know-how a IP. A spojení s Intelem by firmě mohlo dodat silnější postavení proti TSMC. To, že daný 12nm proces bude dostupný v jeho vlastních tchajwanských továrnách i v USA od Intelu (a oboje by mělo být kompatibilní alternativou), by mělo technologii učinit zajímavější v očích zákazníků. Z pohledu UMC je také výhoda, že půjde o nepřímou expanzi do USA, což může oslovit zákazníky, kteří by jinak neměli zájem.
Náhrada za fúzi s Tower Semiconductorem?
V praxi toto oznámení asi není zase tak skandální, jak indikuje náš senzační titulek. Je vysoce pravděpodobné, že Intel by sám měl technologické kapacity na to, aby vyvinul technologii, kterou chce spoluprací (částečně) získat od UMC: tedy levnější proces částečně založený na starších a jednodušších technologiích, částečně modernější, ale tak, aby stále byl co možná nejlevnější. Rozhodnutí získat ho venku asi není dáno neschopností, ale takticky. Intel by potřeboval vyhradit množství inženýrů, rozpočet a tak dále, ale toto vše by šlo z prostředků, které by firma mohla jinak investovat do nejmodernějších procesů, které jsou mnohem kritičtější, protože v nich potřebuje dohnat TSMC.
Wafery v továrně na čipy
V této situaci je zcela racionální zaměřit drahocenné vlastní síly tímto směrem a levnější proces pro masové trhy raději získat z externího zdroje. To má kromě už popsané motivace asi také výhodu v „time to market“. Je pravděpodobné, že takováto technologie bude připravená obsloužit komerční klienty dřív než alternativní proces vyvíjený čistě v Intelu.
Přesně tento outsourcing starších a levnějších procesů chtěl Intel takovouto outsourcingovou zkratkou získat skrze akvizici Tower Semiconductor, která mu ale nevyšla, protože Čína ji natruc zablokovala. Intel proto volí cestu licencování či partnerství, kterou mu zatrhnout nemůže. Nyní oznámenou spolupráci lze tedy asi chápat jako plán B k akvizici Tower Semiconductor, v kterémžto kontextu už nezní tak překvapivě.
UMC je mezi foundry firmami věší zvíře (je považováno spíše za druhou ligu, zatímco Tower se obvykle řadí mezi „third tier“). Pro akvizici ho asi Intel nevolil kvůli tomu, že už by to bylo příliš velké sousto, nebo UMC nebylo na prodej. U licencování je situace jiná, a tudíž Intel preferoval tohoto většího partnera proti méně silnému Toweru, byť s tím bude v nějaké formě nejspíš spolupracovat také, například na nějakých speciálních technologiích.
Tyto starší technologie Intel potřebuje proto, protože úspěch TSMC nestojí jen na nejpokročilejších procesech. Ty jsou jednou z částí, na které vydělává velké peníze díky Applu, Qualcommu a třeba i Nvidii. Ovšem druhou částí jeho úspěchu a postavení je množství starších továren, které dál jedou výrobu na starších technologiích z doby, kdy byly postavené. Procesy od 180nm po 28nm nadále slouží k výrobě obřího množství čipů. Ceny jsou mnohem nižší, ale tyto továrny jsou již dávno zaplacené, a tedy tento segment přispívá nejen k velkým tržbám, ale i zisku. K síle TSMC tedy tato „legacy“ základna hodně přispívá a je vekou částí foundry byznysu. Intel sám má portfolio, kterým se může pokusit vyzvat TSMC v oné oblasti špičkové technologie, ale chybí mu ona legacy základna.
Tento krok Intelu je tedy asi celkově vzato pochopitelný. Uvidíme, zda se třeba časem víc nevyjasní ona otázka, kdo do spolupráce přináší větší hodnoty a kdo z ní víc dostává. Jak tato iniciativa nakonec dopadne, uvidíme lépe až za několik let. Foundry aktivity Intelu často trpí neúspěchy, kdy na začátku slibná technologie nakonec vyšumí a z velkých kontraktů mnoho není, takže zatím asi není úplně hotová věc, že tato technologie bude úspěšně dokončena a pak se stane široce používanou komerční platformou.
