Getergd door het succes van goedkope microprocessoren neemt Intel een rigoureuze stap. Het bedrijf gaat chips produceren op silicium schijven met de afmetingen van een elpee. De aanloopkosten zijn hoog, maar de ontwikkelaars van wafersteppers en reactor-ovens zijn er klaar voor.
Na jaren uitstel is het dan zover: Intel gaat chips maken op silicium schijven met een diameter van dertig centimeter. ’s Werelds grootste processorfabrikant schoof deze geldverslindende stap jaren voor zich uit. Maar afgelopen februari kwamen uit kringen van apparaatleveranciers de eerste berichten dat de chipfabrikant overstag zou gaan. Intel gaat 1,2 miljard dollar investeren in een proefproductielijn in zijn fabriek in Hillsboro, Oregon. Op grotere wafers is goedkopere productie mogelijk.
Succes
Vier jaar geleden waren de eerste geluiden over 300 mm (12 inch) schijven al te horen. In 1995 was de chipindustrie dronken van haar eigen succes. Gartners chipanalisten bij Dataquest verklaarden botweg dat de traditionele varkenscyclus nergens meer te bekennen was. De omzet in halfgeleiders zou volgens hen van 136 miljard dollar (1995) nog minstens vijf jaar toenemen met percentages van 12 tot 24 procent per jaar. Gartners veelgeroemde voorspellers hielden het erop dat er in 2000 voor 273 miljard dollar aan chips zou worden omgezet.
Er moest dus in snel tempo fabricagecapaciteit bijkomen. Maar tegelijkertijd moest de industrie de exponentieel groeiende kosten van chipfabrieken in de hand houden. Het antwoord was productie op 300-mm wafers. Zelfs Philips zei toentertijd zonder blikken of blozen dat het in 1999 zou gaan produceren op dit formaat. Binnen Sematech en de Europese onderzoeksprogramma’s Jessi (en opvolger Medea) werd in alle haast de ontwikkeling gestart van productieapparatuur voor 300-mm schijven.
Verdubbeling
De voordelen waren immers evident. Op de schijven van elpee-formaat passen ruim twee keer zoveel chips als op de huidige wafers van 200 millimeter – formaat ontbijtbordje. Het voordeel zit ‘m in de chemische processtappen zoals etsen, opdampen en oxideren. Tijdens het productieproces moeten chips honderden van dit soort bewerkingen ondergaan. Voor 300 mm wafers is het materiaalgebruik en de procestijd voor al die bewerkingen echter nauwelijks hoger dan voor 200 mm schijven – tenminste, als de apparatuur goed draait. Het resultaat onder de streep: een 30 procent goedkopere productie.
Kostbaar
Maar de overstap is kostbaar. IBM maakte destijds in zijn eentje de overstap van 150-mm naar 200-mm schijven. Dat kostte het bedrijf volgens ingewijden zo’n twee miljard dollar. Sematech, het Amerikaanse researchconsortium voor chips, schat de totale kosten voor overstap van 200 mm naar 300 mm op 14 tot 30 miljard dollar.
Midden jaren negentig spoorden de vetgemeste chipfabrikanten toeleveranciers als ASM Lithografie en ASM International aan om apparaten te ontwikkelen voor 300 mm productie. Asml levert ‘wafersteppers’, machines om de fijne patronen in de fotolak op wafers aan te brengen, Asmi maakt reactor-ovens waarin honderd schijven tegelijk een chemische bewerking krijgen. Chipfabrikanten weigerden echter bij te springen in de ontwikkeling van 300-mm machines; hun geld stopten zij liever in nieuwe fabrieken. Het resultaat is bekend: door overinvestering kelderden de prijzen van drams, en deze geheugenchips sleepten vervolgens de halfgeleiderindustrie mee in een ongekende malaise. In 1998 werd er volgens Dataquest voor 135 miljard dollar aan chips verkocht; marktonderzoeker In-Stat houdt het op 126 miljard dollar.
Ontwikkelkosten
Het gevolg was dat apparatenfabrikanten voor de ontwikkelkosten opdraaiden. Asml en Asmi kunnen nu 300-mm apparatuur leveren (dat gaat op bestelling, voorraden zijn er niet), maar kopers hebben ze nog steeds niet. "Intel bekostigde de overgang naar 150 mm schijven, IBM droeg de kosten voor 200 mm en de apparatenfabrikanten draaien op voor de overgang naar 300 mm", zegt drs. ir. E. Kamerbeek van Asmi.
Zowel Asml en Asmi verwachten dat 2002 of 2003 een redelijk startpunt zal zijn voor productie op 300 mm wafers. Beide bedrijven staan technologisch sterk. Doorvoersnelheid is hier het toverwoord. Asml is hard op weg om de ruim twee maal grotere schijven met 2,4 maal meer chips in dezelfde tijd te belichten als de huidige 200-mm schijven. En Asmi is erin geslaagd een reactoroven te ontwikkelen die honderd schijven van 300 mm tegelijk kan bewerken, terwijl het een trend is in de chipproductie om wafer voor wafer te behandelen.
Dal
Asmi, met veel klanten in Azië, zit nog in een diep dal. Het zijn uiteindelijk de chipproducenten met bulkchips – Samsung, Siemens en NEC met drams en Intel met microprocessoren – die als eersten de overstap zullen maken. In tegenstelling tot fabrikanten van specifieke chips (zoals Philips) zijn zij in staat om de nieuw geïnstalleerde capaciteit in één keer geheel vullen. Asml en Asmi leveren niet aan Intel. Asml werkt traditioneel nauw samen met AMD en Intel betrekt de ovenapparatuur van Asmi’s concurrent Applied Materials. Vorig jaar kocht Asmi nog voor 80 miljoen dollar een lopende rechtszaak af over inbreuken op patenten met dit bedrijf. Doordat Applied aan Intel gaat leveren kan het als een van de eersten ervaring opdoen met de productie van 300-mm apparatuur.
