Weer haakt er een deelnemer af in de ic-technologierace. Wanneer wordt de ontwikkeling van de volgende generatie chips voor alle bedrijven onbetaalbaar? Dat kan best nog even duren, zolang chipbedrijven maar veel, heel veel wafers verwerken.
Rond de jaarwisseling nodigde Globalfoundries Amerikaanse journalisten uit in de fab in Malta, New York om de voorbereidingen met eigen ogen te aanschouwen. Tegen eind 2018 rollen hier de eerste 7-nanometerchips van de band, beloofden managers, terwijl de gasten zich vergaapten aan de euv-scanners van ASML die op dat moment werden geïnstalleerd. De boodschap die Globalfoundries wilde meegeven: we doen mee voor de podiumplaatsen in de technologierace van de halfgeleiderindustrie.
Maar het feest gaat niet door, werd eind augustus bekend: de foundry draait het vuur onder alle 7-nanometerinspanningen uit. Formeel blijft de pan op het fornuis staan, maar zelfs als het bedrijf de bereiding van het gerecht ooit hervat, heeft het de aansluiting bij de technologische marktleiders definitief verloren.
Globalfoundries ziet bij nader inzien meer brood in oudere generaties finfets (14 en 12 nanometer) en specialistische technologie als silicium-op-isolator. Dat is geen troostprijs, benadrukte ceo Tom Caulfield in de media: volgens hem vormen 12-nanometerchips en oudere generaties twee derde van de foundrymarkt in 2022. Het bedrijf denkt zich te onderscheiden door procesvarianten en geavanceerde (3d-)verpakkingstechnologie ter beschikking te stellen, toegespitst op specifieke toepassingen. Na het schrappen van 7-nanometerontwikkeling is daarvoor een royaal r&d-budget vrijgekomen.
Analisten steunen de koerswijziging. ‘Steeds minder foundryklanten kunnen zich de migratie naar de allernieuwste procesvarianten veroorloven. 14-nanometer- en oudere processen vormen daarom een belangrijke factor in de foundrybusiness de komende jaren. En er is nog aanzienlijke ruimte voor innovatie in deze segmenten. Door het juk van de leading-edge af te werpen, kan Globalfoundries zich richten op snel groeiende markten als rf, iot, 5g en automotive’, zegt marktonderzoeker Samuel Wang van Gartner.
Schaalgrootte
Op zich is het al jaren aan de gang dat chipbedrijven afhaken in de ic-technologierace. Zij blijven dan ‘hangen’ op een knooppunt, omdat doorschuiven naar het volgende financieel en/of technologisch de kosten niet waard is. Anno 2018 worden er bijvoorbeeld nog miljoenen wafers met ruim tien jaar oude 65-nanometertechnologie geproduceerd. Soms maken bedrijven jaren later alsnog de overstap, maar dan tegen sterk gereduceerde kosten.
Maar is de exit van Globalfoundries niet een slecht omen, een signaal dat de wet van Moore uitdooft? De ontwikkeling van een nieuwe generatie procestechnologie kost enkele miljarden dollars, de fab die de chips daarna gaat produceren vijftien miljard dollar of meer. Ook aan de ontwerpzijde stijgen de kosten exponentieel. Wanneer komen Intel, Samsung en TSMC op het punt dat een nieuwe chipgeneratie financieel niet meer uitkomt? Ook in Nederland heeft dat een grote impact: dan moet ASML primair op kosten gaan sturen, in plaats van performance.
Het onbevredigende, maar eerlijke antwoord is: we weten het niet. Chipbedrijven bewaken hun kostenplaatjes als Coca-Cola zijn recept. Op basis van modellen komen sommige industriewatchers tot de conclusie dat de kosten per transistor niet meer dalen of zelfs toenemen, wat zou betekenen dat het einde van de wet van Moore is ingeluid. Anderen stellen dat de kostendaling weliswaar vertraagt, maar desalniettemin doorgaat.
Met nog slechts drie bedrijven in de race treedt er echter een niet te onderschatten voordeel op: schaalgrootte. Het is elementaire economie dat de prijs per eenheid afneemt naarmate het productievolume toeneemt. Dat geldt ook voor wafers, en uiteindelijk voor de kosten per transistor.
In essentie verdelen de Grote Drie nu de leading-edge-chipproductie onder elkaar, waardoor ze voor de industrie ongekende schaalgrootte kunnen bereiken. Dat heeft een sterk effect op de kosten per transistor, liet Arm-fellow Greg Yeric zien tijdens een keynotepresentatie op de IEDM 2016. Zijn boodschap was in essentie dat de wet van Moore nog gezond is, zolang je maar heel veel wafers verwerkt.