แผนงานการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ของ Intel กำลังเผชิญกับความท้าทายด้านต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญ ขณะที่บริษัทเตรียมพร้อมเทคโนโลยีกระบวนการ 14A รุ่นใหม่ ผู้ผลิตชิปยืนยันว่าโหนดการผลิตระดับ 1.4 นาโนเมตรที่กำลังจะมาถึงจะมีต้นทุนการผลิตที่แพงกว่าเทคโนโลยี 18A ปัจจุบัน โดยสาเหตุหลักมาจากการนำอุปกรณ์ลิโธกราฟีล้ำสมัยมาใช้
เทคโนโลยี High-NA EUV เป็นตัวขับเคลื่อนการเพิ่มขึ้นของต้นทุน
ตัวขับเคลื่อนหลักของการเพิ่มขึ้นของต้นทุนคือการตัดสินใจของ Intel ที่จะใช้เครื่อง Twinscan EXE:5200B High-NA lithography รุ่นใหม่ของ ASML ระบบขั้นสูงเหล่านี้มีออปติกส์ numerical aperture 0.55 และเป็นการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีที่สำคัญจากอุปกรณ์ปัจจุบัน David Zinsner หัวหน้าเจ้าหน้าที่การเงินของ Intel กล่าวถึงปัญหาต้นทุนนี้ในงานประชุม Citi's 2025 Global TMT Conference โดยระบุว่าแม้การลงทุนจะไม่สูงขึ้นอย่างมากก็ตาม แต่ต้นทุนเวเฟอร์จะเพิ่มขึ้นแน่นอนเนื่องจากเครื่องมือ High-NA EUV ที่จำเป็นสำหรับการผลิต 14A
การเปรียบเทียบต้นทุน: ระบบ EUV แบบ High-NA เทียบกับ Low-NA
| ประเภทอุปกรณ์ | รุ่น | ต้นทุน | ความละเอียด |
|---|---|---|---|
| Low-NA EUV | ASML Twinscan NXE:3800E | 235 ล้านดอลลาร์สหรัฐ | 13.5nm (8nm ด้วย double patterning) |
| High-NA EUV | ASML Twinscan EXE:5200B | 380 ล้านดอลลาร์สหรัฐ | 8nm (single exposure) |
การปรับปรุงประสิทธิภาพชดเชยต้นทุนที่สูงขึ้น
แม้จะมีค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น แต่ Intel คาดหวังผลตอบแทนด้านประสิทธิภาพที่สำคัญจากกระบวนการ 14A บริษัทคาดการณ์ว่า 14A จะให้ประสิทธิภาพต่อวัตต์ที่ดีขึ้น 15% ถึง 20% เมื่อเปรียบเทียบกับ 18A หรือให้การใช้พลังงานที่ลดลง 25% ถึง 35% การปรับปรุงเหล่านี้เกิดจากนวัตกรรมทางเทคโนโลยีหลายประการ รวมถึง RibbonFET 2 ซึ่งเป็นโครงสร้างทรานซิสเตอร์ gate-all-around ที่ปรับปรุงแล้ว และ PowerDirect ซึ่งเป็นเครือข่ายจ่ายไฟด้านหลังที่เชื่อมต่อพลังงานโดยตรงกับส่วนประกอบ source และ drain ของทรานซิสเตอร์
การปรับปรุงประสิทธิภาพของ Intel 14A เทียบกับ 18A
- ประสิทธิภาพต่อการใช้พลังงาน: ปรับปรุงดีขึ้น 15-20%
- การใช้พลังงาน: ลดลง 25-35%
- เทคโนโลยีหลัก: RibbonFET 2 , PowerDirect backside power delivery , Turbo Cells
ความสามารถและต้นทุนของลิโธกราฟีขั้นสูง
ระบบ High-NA EUV ของ ASML เป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในความแม่นยำของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เครื่องเหล่านี้สามารถบรรลุความละเอียด 8 นาโนเมตรในการเปิดรับแสงครั้งเดียว เมื่อเปรียบเทียบกับความละเอียด 13.5 นาโนเมตรของเครื่องมือ Low-NA EUV ปัจจุบัน แม้ว่าระบบที่มีอยู่สามารถบรรลุความละเอียดที่คล้ายกันผ่าน double patterning แต่วิธีการนี้เพิ่มความซับซ้อนของกระบวนการและลดอัตราผลผลิต ความเหนือกว่าทางเทคโนโลยีมาพร้อมกับราคาพรีเมียม 380 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อระบบ High-NA EUV ซึ่งสูงกว่าต้นทุน 235 ล้านดอลลาร์สหรัฐของเครื่อง Low-NA EUV ปัจจุบันอย่างมีนัยสำคัญ
การพึ่งพาลูกค้าภายนอก
Intel เผชิญกับความท้าทายทางธุรกิจที่สำคัญเกี่ยวกับต้นทุนการพัฒนา 14A บริษัทยอมรับว่าหากไม่สามารถรักษาลูกค้า foundry ภายนอกได้ การชี้แจงเหตุผลสำหรับโหนด 14A ที่มีราคาแพงจะยิ่งยากขึ้น Zinsner เน้นย้ำว่าแม้ว่าหน่วยผลิตภัณฑ์ภายในของ Intel จะเป็นลูกค้าหลักสำหรับ 14A แต่ความต้องการทั้งหมดต้องถึงระดับที่สร้างผลตอบแทนที่สมเหตุสมผลสำหรับผู้ถือหุ้น บริษัทเคยระบุก่อนหน้านี้ว่าอาจชะลอหรือยกเลิกการพัฒนา 14A ทั้งหมดหากไม่สามารถดึงดูดลูกค้าภายนอกที่สำคัญได้
นวัตกรรมหลักของ Intel 14A
- RibbonFET 2: โครงสร้างทรานซิสเตอร์แบบ gate-all-around ที่ได้รับการปรับปรุงใหม่
- PowerDirect: เครือข่ายจ่ายไฟด้านหลังที่เชื่อมต่อโดยตรงกับ source และ drain ของทรานซิสเตอร์
- Turbo Cells: เซลล์ขับเคลื่อนสูงแบบความสูงคู่สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพความถี่ของ CPU และ GPU
ข้อจำกัดเชิงกลยุทธ์และข้อผูกพันกับรัฐบาล
ความยืดหยุ่นของ Intel ในการตัดสินใจพัฒนา 14A ถูกจำกัดด้วยข้อตกลงกับรัฐบาลสหรัฐ ภายใต้เงื่อนไขของการแปลงเงินช่วยเหลือเป็นหุ้น Intel ต้องรักษาการควบคุมอย่างน้อย 51% ของ Intel Foundry เป็นเวลาห้าปีข้างหน้า ข้อกำหนดนี้ป้องกันไม่ให้บริษัทแยก foundry operations ออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ และอาจบังคับให้ต้องพัฒนา 14A ให้เสร็จสิ้นโดยไม่คำนึงถึงความสำเร็จในการได้มาซึ่งลูกค้าภายนอก ข้อจำกัดนี้เพิ่มแรงกดดันในการทำให้โหนดที่มีราคาแพงนี้ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ผ่านความต้องการทั้งภายในและภายนอก