Vor einigen Tagen wurde bekannt, dass die 18A-Fertigungstechnologie von Intel, in die sowohl das Unternehmen als auch der Anfang Dezember zurückgetretene CEO große Hoffnungen gesetzt hatten, in Bezug auf die Produktionsrate schlecht dasteht. Damals versprachen wir, über die Folgemaßnahmen zu berichten, wenn Intel eine offizielle Reaktion vorlegen würde, aber bis dahin rieten wir dazu, die Nachricht mit Vorsicht zu genießen, da sie nur ein Gerücht war.
Als Reaktion auf den Bericht, in dem behauptet wurde, Broadcom habe beschlossen, aufgrund der schlechten Ausbeute der Intel 18A-Fertigungstechnologie von etwa 10 % keine Chips beim Intel Foundry-Team zu bestellen, bezeichnete Patrick Moorhead den Bericht zunächst als Fake News und wies darauf hin, dass Broadcom zum damaligen Zeitpunkt kein PDK 1.0 zur Herstellung des Testchips verwendete. Er bezog sich damit wahrscheinlich auf die Tatsache, dass Intels 18A-Fertigungstechnologie inzwischen fortgeschritten ist und höhere Ausbeuten als früher bietet. Pat Gelsinger bedankte sich für die Richtigstellung und fügte hinzu, dass er sehr stolz auf das Entwicklungsteam für die erstaunliche Arbeit und den Fortschritt sei, den sie gemacht haben, obwohl er nicht genau erklärte, was die 18A-Chipbreite in Bezug auf die tatsächlichen, frischen Erträge ist.
Gleichzeitig lohnt es sich, ein paar Dinge über die Produktionsrate zu klären, um ein klareres Bild zu erhalten. Frühere Daten zeigten, dass die 18A-Bandbreite Anfang September bei 0,4 Fehlern pro Quadratzentimeter lag, aber es ist nicht klar, wie sehr sich dies verbessert hat. Im Allgemeinen wird eine Fehlerquote von 0,5 jetzt als akzeptabel angesehen, vor allem, wenn noch drei Monate für die Feinabstimmung zur Verfügung stehen, bevor die Streifenbreite eingeführt wird. Im Vergleich dazu hatte TSMC ein Vierteljahr vor Beginn der Massenproduktion 0,33 Fehler pro Quadratzentimeter für die N7- und N5-Technologien, d.h. die Leistung des taiwanesischen Halbleiter-Auftragsherstellers ist in diesem Bereich besser.
In jedem Fall hängt die Beurteilung der Defektdichte auch stark von der Größe des zu produzierenden Wafers ab, da ein größerer Wafer mehr und ein kleinerer weniger Defekte aufweisen kann. Broadcom beispielsweise ist ein typisches Unternehmen, das riesige Chips herstellt, die bis zu 800 Quadratmillimeter groß sind, so groß wie ein Chip für die KI-Beschleuniger von Nvidia, die auf der Blackwell-Architektur basieren. Wenn ein Chip dieser Größe eine Fehlerquote von 0,4 Defekten pro Quadratmillimeter hat, kann ein Standard-Siliziumchip mit 300 Millimetern Durchmesser 5 fehlerfreie Wafer von den 59-65 Wafern produzieren, die auf eine solche Fläche passen. Die Ausbeute beträgt dann nur 9 %, während bei einer Fehlerdichte von 0,2 Fehlern pro Quadratzentimeter sofort 15 fehlerfreie Wafer hergestellt werden könnten, was die Ausbeute auf 24,9 % katapultieren würde.
Dies erscheint insgesamt logisch, aber es sollte auch berücksichtigt werden, dass die Entwickler großer Chips in der Regel eine gewisse Redundanz in das Design einbauen, um sicherzustellen, dass bei höheren Fehlerdichten eine ausreichende Anzahl verkaufsfähiger Platinen produziert wird. Diese können dann in verschiedene Klassen und Funktionalitäten unterteilt werden, für die unterschiedliche Preise gelten. Der Halbleiter-Auftragsfertiger kann daher viel mehr brauchbare Chips produzieren, als die obige Ableitung vermuten lässt, d.h. die tatsächliche Output-Ratio für einen bestimmten Hersteller kann viel höher sein, als ein veröffentlichter Output-Ratio-Rechner vermuten ließe.
Außerdem ist zu bedenken, dass nicht alle Unternehmen so große Chips herstellen, die von der Größe her nahe an der so genannten Fadenkreuzgrenze liegen, d. h. nahe an dem Maximum, das physisch in einem einzigen Chip hergestellt werden kann - diese Grenze liegt derzeit bei 858 Quadratmillimetern für Scanner mit EUV-Beleuchtung. Apple beispielsweise verwendet für das iPhone 16 Pro eine 105 Quadratmillimeter große SoC-Einheit, die deutlich kleiner ist als die oben genannte, aber immer noch zu den größeren Chips für den Verbrauchermarkt gehört. Ein solcher Chip passt auf einen Silizium-Wafer mit 300 mm Durchmesser mit etwa 625 Chips, und wenn wir eine Fehlerrate von 0,4 Fehlern pro Quadratzentimeter annehmen, können wir 587 fehlerfreie Chips herstellen, was einer Produktionsrate von 68,2 % entspricht. Es ist sehr wahrscheinlich, dass Apple auch eine gewisse Redundanz einsetzt, d. h. die Zahl der tatsächlich verkauften Chips ist höher, was die entsprechende Ausbeuterate für einen bestimmten Hersteller nach oben treibt.
Es ist daher nicht offiziell klar, was die 18A-Produktionstechnologie derzeit produziert, da Intel keine Angaben dazu gemacht hat. Geht man davon aus, dass die 0,4 Defekte pro Quadratmillimeter immer noch relevant sind, könnte das Unternehmen im Vergleich zu TSMC hinsichtlich des Entwicklungsniveaus im Nachteil sein, aber die fragliche Bandbreite könnte immer noch rentabel sein und für die effiziente Herstellung einer breiten Palette von Chips genutzt werden. Bei größeren Chips ist die Entwicklung der Fehlerdichte ein zunehmend wunder Punkt, aber mit ausreichender Redundanz besteht die Chance, dass die Anzahl der verkaufbaren Chips schließlich akzeptabel ist. Kleinere Chips und größere Chips mit mehr Redundanz haben das Potenzial, eine bessere Ausbeute als oben beschrieben zu erzielen, und je kleiner der Chip ist, desto besser kann die Produktionsrate letztendlich sein.
Es bleibt die Frage, ob sich die Fehlerquote in den letzten Monaten verbessert hat, denn das Gerücht über den Rückzug von Broadcom spiegelt die Situation Ende August wider. Hoffen wir, dass Intel auch in diesem Punkt reinen Tisch macht, soweit es das Geschäftsgeheimnis erlaubt.
