Cómo se construye una Fab de semiconductores de 20 mil millones de dólares
(construction-physics.com)- Los semiconductores redujeron de forma extrema el costo por transistor, pero el costo de construcción de las Fab que los fabrican creció a más de 10 mil a 20 mil millones de dólares, convirtiéndose en un cuello de botella para las cadenas de suministro de IA, móviles y cómputo
- La fabricación de chips consiste en repetir formación de capas, patterning, dopado y tratamiento térmico sobre obleas de silicio para apilar dispositivos FEOL e interconexiones metálicas BEOL; los procesos de punta pueden requerir más de 80 máscaras y miles de pasos
- Una Fab moderna es un sistema gigantesco donde se combinan cleanrooms, sub-Fabs, espacios intersticiales e instalaciones externas de soporte, y debe controlar simultáneamente partículas, vibraciones, energía, gases y agua ultrapura
- 70–80% del costo de una nueva Fab corresponde al equipo de proceso; herramientas de litografía como las EUV de ASML cuestan cientos de millones de dólares cada una, y se estima que la litografía por sí sola representa alrededor del 20% del costo total
- A medida que avanzan los nodos de proceso, aumentan al mismo tiempo el precio del equipo, la cantidad de máscaras y las exigencias de automatización; esta carga concentra la fabricación de punta en unas pocas empresas como TSMC, Samsung e Intel, y en la estructura fabless-foundry
Los transistores se abarataron, pero las Fab se encarecieron
- Los semiconductores se convirtieron en la base del desarrollo de las PC, internet, los teléfonos móviles y la IA, y las GPU desempeñan un papel importante en el avance de la tecnología de IA gracias a sus operaciones matriciales a gran escala
- Según la Moore’s Law, los transistores se hicieron más pequeños y baratos
- En 1954, el radio de transistores TR-1 usaba 4 transistores, cada uno con un precio de 2.50 dólares, equivalente a 29.03 dólares en 2024
- El AMD Ryzen 9 7950X3D contiene 9,900 millones de transistores y se vende por 650 dólares, es decir, alrededor de 0.000000066 dólares por transistor
- Desde la década de 1950, el costo de los transistores cayó a aproximadamente una trescientosmillonésima parte
- El costo de las instalaciones de fabricación, en cambio, se disparó
- A finales de la década de 1960 y principios de la de 1970, una Fab costaba alrededor de 4 millones de dólares, unos 31 millones de dólares en valores de 2024
- Una Fab moderna puede costar más de 10 mil a 20 mil millones de dólares
- Se estima que las dos Fab de Intel en Arizona cuestan 15 mil millones de dólares cada una, y la Fab de Samsung en Taylor, Texas, 25 mil millones de dólares
- La Moore’s Second Law, o Rock’s Law, recoge la observación de que el costo de una Fab de semiconductores se duplica cada cuatro años
- Las estructuras de los chips modernos tienen un ancho de unos 50 nm, aproximadamente 1/2000 del ancho de un cabello humano
- Los materiales se disponen en capas de apenas unos átomos de espesor
- Un grano de polvo, una variación mínima de voltaje o una pequeña contaminación pueden causar fallas de producción
- Estas condiciones deben mantenerse no en un laboratorio, sino en una fábrica que produce cientos de millones de chips al año
Los chips se fabrican apilando capas FEOL y BEOL
- Un chip de computadora es una estructura compuesta por múltiples capas
- En la zona inferior FEOL (front end of line) se encuentran dispositivos basados en silicio, como transistores, capacitores, resistencias y diodos
- En la zona superior BEOL (back end of line) se colocan capas de interconexiones metálicas finas que conectan los dispositivos
- El proceso actual de Intel consta de 15 capas de interconexión metálica
- Las distintas capas se separan mediante dieléctricos, que son aislantes
- Las conexiones entre capas se realizan a través de orificios llamados vías
- Los chips se fabrican sobre obleas de silicio de alta pureza repitiendo procesos de agregar material, retirar una parte y volver a agregar o modificar material
- Este método de fabricación es el proceso planar (planar process) inventado en 1959 por Jean Hoerni, de Fairchild Semiconductor, y fue lo que hizo posibles los circuitos integrados y la tecnología informática moderna
Cuatro procesos clave
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Formación de capas
- La formación de capas (layering) es el proceso de agregar una capa muy delgada de material sobre la superficie de la oblea
- El espesor de la capa puede llegar a ser de 1 nm o menos, alrededor de 1/100,000 del grosor de un cabello humano
- Se usan materiales aislantes, conductores y semiconductores según la etapa del proceso
- Entre los métodos principales están la oxidación térmica, la deposición química de vapor (CVD) y el sputtering
- La deposición moderna de capas atómicas ofrece una precisión suficiente para apilar una capa atómica a la vez
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Patterning
- El patterning es el proceso de grabar un patrón específico sobre la oblea y retirar selectivamente el material de las zonas necesarias
- Los semiconductores modernos usan fotolitografía
- Se aplica sobre la oblea un material fotosensible llamado photoresist y se ilumina con una longitud de onda específica a través de una mask con el patrón grabado
- Un stepper o scanner mueve la mask sobre la oblea y expone cientos de áreas de chips
- Después de la exposición, el photoresist se revela y el material expuesto se elimina mediante grabado húmedo o seco
- El grabado húmedo usa químicos líquidos como ácido fluorhídrico, y el grabado seco usa gases como flúor en forma de plasma
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Dopado
- El dopado (doping) es el proceso de introducir cantidades mínimas de impurezas en un material semiconductor para modificar su conductividad eléctrica
- Al agregar al silicio elementos del grupo V, como fósforo o arsénico, se forma un semiconductor tipo n con muchos electrones libres
- Al agregar elementos del grupo III, como boro, se forma un semiconductor tipo p con muchos huecos
- Al disponer adecuadamente silicio tipo p y tipo n, se pueden crear dispositivos como transistores
- Al principio se usaba principalmente la difusión, pero hoy el dopado se realiza sobre todo mediante implantación iónica
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Tratamiento térmico
- El tratamiento térmico es el proceso de calentar o enfriar la oblea para obtener las propiedades de material deseadas
- La implantación iónica daña la estructura cristalina del silicio, y el recocido térmico rápido la repara
- Lámparas térmicas calientan la oblea a más de 1,000 grados en pocos segundos y luego la enfrían lentamente para restaurar la estructura cristalina
- En litografía también se usa calor para hornear y endurecer el photoresist líquido
Los procesos auxiliares aumentan la complejidad
- El CMP (chemical mechanical polishing) planariza la superficie de la oblea para reducir las diferencias de altura acumuladas durante el apilamiento de múltiples capas
- También se usa para rellenar con material los orificios creados por grabado y luego pulir el material superior para retirarlo
- La limpieza se repite para evitar defectos en los chips causados por partículas diminutas
- En una Fab moderna, una oblea puede limpiarse más de 200 veces durante la producción
- Se usan solventes y agua ultrapura
- La metrología (metrology) mide la oblea en varios puntos durante el proceso para detectar errores o defectos de fabricación
- Los primeros circuitos integrados podían fabricarse con 5 a 10 máscaras y decenas de pasos de proceso, pero los chips modernos de punta pueden requerir más de 80 máscaras y miles de pasos individuales
- Una vez terminado el proceso, la oblea pasa a ensamblaje y packaging
- La oblea se corta en chips individuales
- Los chips se conectan a interconexiones u otros chips
- Se encapsulan con un recubrimiento protector
- El packaging puede realizarse dentro de la Fab o en una instalación separada
La fabricación nanométrica exige un control extremo
- En la manufactura convencional existe cierto nivel de tolerancia, pero en la fabricación de semiconductores esa tolerancia casi desaparece
- Para fabricar transistores de unos pocos nm se requiere una precisión cientos de miles de veces mayor que en la fabricación tradicional
- Una sola partícula diminuta puede cortocircuitar una conexión y arruinar todo el chip, y apenas unos átomos en la posición equivocada pueden hacer fallar una etapa del proceso
- En la investigación de semiconductores de Bell Labs en la década de 1940, se identificó un caso en el que una cantidad ínfima de átomos de cobre, transferida con la mano después de que un investigador tocara una manija de puerta de cobre, arruinaba el material
- Intel descubrió que incluso pequeños cambios de equipo podían reducir durante meses o años el rendimiento de producción de una nueva Fab
- Para evitarlo, introdujo el proceso Copy EXACTLY!
- Las nuevas Fab se construían lo más idénticas posible a las existentes, incluso igualando el color y la marca de la pintura de las paredes
Estructura básica de una Fab moderna
- Una Fab moderna de semiconductores suele componerse de cuatro niveles
- El cleanroom, donde ocurre realmente el proceso
- La sub-Fab debajo del cleanroom
- Un espacio intersticial sobre el cleanroom, con ventiladores y filtros que recirculan el aire
- Instalaciones externas de soporte
- En el cleanroom se ubican equipos de proceso como herramientas de litografía EUV de ASML, equipos de deposición química de vapor, implantadores iónicos y wet benches para limpieza y grabado
- Los fabricantes de equipo se concentran en unas pocas empresas especializadas, como ASML, Lam Research, Applied Materials y Tokyo Electron
- Los principales equipos de proceso pueden costar entre 5 y 10 millones de dólares, y algunos superan los 100 millones de dólares
- Las herramientas de fotolitografía más avanzadas de ASML cuestan casi 400 millones de dólares
- Una Fab moderna de lógica puede producir entre 40,000 y 50,000 obleas al mes, y una Fab de memoria hasta 120,000 obleas al mes
- Para ese volumen de producción pueden requerirse más de 1,000 equipos de proceso
Cleanrooms y logística automatizada
- Las Fab de semiconductores suelen construirse como cleanrooms Class 10 o Class 100
- Solo se permiten como máximo 10 o 100 partículas de 0.5 micrones o más por cada 1 ft³ de aire
- Una vivienda común tiene alrededor de 500,000 partículas por 1 ft³
- Un quirófano está en torno a 100,000 partículas
- Los filtros HEPA o ULPA del techo del cleanroom empujan el aire hacia abajo, lo recuperan a través del piso hacia la sub-Fab y lo recirculan
- El cleanroom mantiene presión positiva respecto del exterior para impedir la entrada de partículas externas
- El recambio de aire se realiza cientos de veces por hora, muy por encima de las 5 a 10 veces por hora de una oficina común
- El cleanroom de una Fab grande puede superar los 500,000 a 1 millón de ft², por lo que el sistema HVAC también se vuelve enorme
- En lugar de hacer que todo el cleanroom sea extremadamente limpio, los fabricantes aíslan con más fuerza el entorno alrededor de la oblea
- Las obleas se transportan en pods sellados llamados FOUP (front opening unified pod)
- El propio equipo de proceso también forma un minientorno sellado
- Una Fab de TSMC manipula obleas en minientornos Class 0.1 dentro de un cleanroom Class 100
- Los FOUP se desplazan entre equipos de proceso mediante un sistema logístico automatizado basado en rieles en el techo
- Algunas Fab existentes usan vehículos guiados automatizados basados en piso
- Una oblea puede tardar varios meses en atravesar todo el proceso
- En cualquier momento, decenas de miles de obleas se encuentran en distintas etapas de producción
- Durante el proceso, una oblea puede recorrer varias millas
- Los FOUP almacenados pueden purgarse con nitrógeno para evitar contaminación
Una fábrica que controla vibraciones, electromagnetismo y energía
- Los equipos de proceso son extremadamente sensibles a las vibraciones, e incluso ruidos fuertes pueden afectar negativamente el proceso de fabricación
- Las Fab suelen construirse lejos de fuentes externas de vibración como aeropuertos, ferrocarriles y autopistas congestionadas
- En un caso, una salida de escape ubicada a 400 ft del edificio de una Fab fue la causa de vibraciones inaceptables en el piso del cleanroom
- Una Fab debe absorber 100 veces más energía mecánica y 50 veces más flujo de aire que un edificio común, y aun así mantener vibraciones varios órdenes de magnitud por debajo de lo perceptible para una persona
- El piso del cleanroom suele construirse como una losa waffle profunda de concreto de 2 a 4 ft de espesor
- Se apoya en una densa red de columnas para aumentar la rigidez
- Encima se instala un piso técnico metálico para tuberías y cables
- Los equipos de proceso pueden colocarse sobre pedestales separados para evitar las vibraciones de los pasos de los operadores
- Los equipos sensibles, como las herramientas de litografía, pueden requerir sistemas activos de amortiguación de vibraciones
- En zonas con actividad sísmica, pueden usarse amortiguadores sísmicos o cimentaciones especiales para aislar el edificio del suelo circundante
- También se controlan otras fuentes de interferencia
- Las áreas de litografía usan iluminación amarilla especial para evitar la exposición del photoresist
- Se usan materiales antiestáticos para impedir la acumulación de electricidad estática
- Se requiere blindaje de equipos y minimización de fuentes de EMF para reducir la interferencia electromagnética
- Se usan generadores de respaldo y sistemas de alimentación ininterrumpida ante cortes de energía
- La temperatura y la humedad deben mantenerse dentro de rangos estrechos
- Puede diseñarse blindaje RF con fines de seguridad
Sub-Fab e instalaciones de servicios
- La sub-Fab es el nivel de instalaciones debajo del cleanroom que da soporte a los equipos de proceso
- Las herramientas de litografía EUV requieren, además del cuerpo principal en el cleanroom, láseres de CO₂ y bombas de vacío en el nivel inferior
- Los implantadores iónicos y equipos de sputtering también requieren vacío, y una Fab grande puede tener miles de bombas de vacío
- Una Fab usa diversos químicos y gases de alta pureza
- El nitrógeno se usa para purgar y limpiar FOUP y equipos de proceso
- El oxígeno se usa en hornos de oxidación y equipos de abatimiento
- El argón se usa en reacciones de plasma
- El hidrógeno se usa para limpiar equipos EUV
- Algunos químicos requieren una pureza de 99.9999999%
- Las tuberías son muy grandes y complejas, y algunas pueden alcanzar 10 ft de diámetro
- Las sustancias tóxicas y peligrosas requieren manejo especial
- La fosfina y la arsina son sustancias altamente tóxicas usadas en dopado
- El silano se usa en algunos procesos CVD y puede encenderse espontáneamente al entrar en contacto con el aire
- El trifluoruro de cloro usado para limpiar cámaras CVD es tan reactivo que puede quemar incluso arena mojada
- Se necesitan varios sistemas de extracción separados para tratar los gases de escape
- Se separan los subproductos, especialmente el amoníaco, para evitar que reaccionen entre sí
- Los equipos de abatimiento y scrubbers eliminan sustancias peligrosas
- En la sub-Fab también se ubican gabinetes eléctricos, transformadores, ventiladores, manejadoras de aire, chillers, generadores RF e intercambiadores de calor
- Las tuberías y equipos también exigen estándares mucho más estrictos que la manufactura común
- Se usan acero inoxidable y recubrimientos de teflón
- El interior de las tuberías se electropule para reducir la liberación de partículas y la acumulación de contaminantes
- Se usa orbital welding para reducir fugas y contaminación
- Los equipos y materiales pueden fabricarse en cleanrooms, empacarse doblemente en bolsas plásticas y transportarse al sitio
Agua, gases, energía y escala de construcción
- Para trasladar grandes equipos de proceso al cleanroom se necesitan elevadores industriales capaces de levantar decenas de miles de libras
- Una gran Fab de lógica puede usar 50,000 m³ de nitrógeno por hora, por lo que puede contar en sitio con una planta de separación de aire que produzca nitrógeno, oxígeno y argón
- La limpieza de obleas y el CMP requieren grandes cantidades de agua ultrapura
- Una gran Fab puede usar millones de galones de agua ultrapura al día
- Esto es similar al consumo de agua de una ciudad de 50,000 habitantes
- La producción de agua ultrapura requiere instalaciones especializadas separadas
- Una gran Fab puede requerir alrededor de 100 MW de electricidad, equivalente a cerca del 10% de la capacidad de un gran reactor nuclear
- Ha habido casos en los que una Fab fue cancelada o reubicada porque las utilities locales no podían garantizar el suministro de energía y agua
- Para mantener las condiciones de proceso se usan decenas de miles de sensores que monitorean niveles de partículas, presión, impurezas y otros parámetros
- Una gran Fab puede tener cientos de miles de ft² de cleanroom y un terreno de cientos de acres
- La construcción requiere decenas de miles de toneladas de acero estructural y cientos de miles de yd³ de concreto
- Intel afirmó que sus Fab usan el doble de concreto que el Burj Khalifa y cinco veces más metal que la Eiffel Tower
- La construcción requiere miles de trabajadores con capacitación especializada
- Se espera que la Fab de Intel en Magdeburg requiera más de 9,300 personas en el punto máximo
- La Fab de TSMC en Arizona emplea 12,000 personas
- Los trabajadores deben seguir protocolos de clean construction
- Se usan equipos para eliminar humos de soldadura
- En algunos casos se pintan con pintura epóxica los bordes de cortes hechos en obra para evitar la liberación de partículas
- Las tuberías y equipos mecánicos pueden prefabricarse fuera del sitio e instalarse después
Instalación de equipos y ramp-up de rendimiento
- Cuando se alcanza la etapa de blow down, en la que el cleanroom puede mantener presión positiva, comienza la instalación de los equipos de proceso
- Los equipos llegan en múltiples piezas y pueden ensamblarse cuidadosamente durante largos periodos
- El equipo EUV avanzado de ASML se transporta en 40 contenedores de carga, 20 camiones y 3 aviones de carga
- Los equipos de proceso son extremadamente sensibles: si se caen o se golpean, pueden provocar retrasos y reparaciones de millones de dólares
- Después de instalar los equipos, una Fab puede requerir un ramp-up de 6 meses a 1 año para alcanzar un rendimiento de proceso aceptable
- A pesar de su escala y complejidad, una Fab suele construirse en unos 2 a 4 años en promedio
- En Estados Unidos, la construcción de Fab tiende a ser más lenta y cara que en otras regiones
- El plazo de construcción de Fab en Estados Unidos pasó de un promedio de poco más de 650 días en la década de 1990 a más de 900 días en promedio en la década de 2010
- En países asiáticos se sitúa en torno a 600 a 700 días
- Se señalan como una de las causas los procedimientos de revisión ambiental más estrictos
- Las Fab en Estados Unidos pueden ser 30% más caras según Intel y hasta 4 veces más caras según TSMC
- Es probable que el costo 4 veces mayor se refiera solo a las instalaciones; en ese caso, el costo total de la Fab sería alrededor de 60–90% más alto
La estructura de costos se desplazó hacia el equipo
- 70–80% del costo de una nueva Fab corresponde al equipo de proceso
- El costo de actualizar una Fab existente a un nodo de proceso más avanzado también puede representar una parte considerable del costo de construir una Fab completamente nueva
- A mediados de la década de 1980, en una Fab de DRAM el costo de las instalaciones y el costo del equipo eran más o menos similares, pero a finales de la década de 1990 el equipo ya representaba la mayor parte del costo
- El costo de construcción de las instalaciones se divide en rubros como estructura, acabados, trabajos de terreno y sistemas de servicio y mecánicos
- A diferencia de una vivienda unifamiliar, una Fab tiene una proporción muy alta de sistemas mecánicos, eléctricos y de servicios
- Por las instalaciones de agua ultrapura, múltiples sistemas de extracción y enormes sistemas HVAC, el rubro de servicios representa alrededor de 2/3 del costo de las instalaciones de una nueva Fab
- En una vivienda unifamiliar, esa proporción es inferior al 20%
- El rubro más grande dentro del costo de equipo suele ser el equipo de litografía
- Le siguen los equipos de deposición y los equipos de limpieza y grabado
- Se estima que el equipo de litografía representa alrededor del 20% del costo de una nueva Fab
- Esto significa que el costo de los equipos de litografía puede igualar el costo total de las instalaciones de la Fab
Cada cambio de nodo de proceso aumenta los costos
- En una Fab moderna de semiconductores, el costo de la Fab aumenta alrededor de 30% con cada nuevo nodo de proceso
- El primer impulsor de costos es el equipo más caro
- Los equipos de litografía EUV de ASML son mucho más caros que los equipos DUV a los que sustituyeron
- El segundo impulsor de costos es el mayor número de máscaras y pasos de proceso
- A medida que los transistores se hacen más pequeños, aumentan las capas de interconexión metálica
- Los FinFET requieren más etapas de formación de capas que los transistores simples anteriores
- En algún momento, EUV también invirtió esta tendencia
- Permitió realizar con una sola mask tareas que antes requerían dos o más máscaras, reduciendo pasos de proceso
- Para fabricar con el mismo volumen un producto que tiene el doble de etapas de fabricación, también se necesita el doble de equipo
- El aumento del tamaño de las obleas también eleva los costos
- En la década de 1970 se usaban obleas de 50 mm
- Hoy, las Fab de punta usan obleas de 300 mm
- La transición a 450 mm fue planeada, pero no se concretó
- La transición a obleas de 300 mm aumentó mucho el uso de equipos de logística automatizada
- Las obleas dentro de un FOUP eran demasiado pesadas para transportarlas manualmente
- La logística automatizada exige estructuras más grandes y techos más altos en el cleanroom
La industria se reorganizó en torno al modelo fabless-foundry
- Cuando las Fab eran baratas, los fabricantes de chips podían tener sus propias Fab
- A medida que subió el costo de las Fab, aumentó la carga de operar instalaciones de fabricación de punta, y quedaron menos fabricantes con suficiente volumen de producción para distribuir los costos
- La escala eficiente de una Fab de obleas de 150 mm es de unas 10,000 obleas al mes, pero en una Fab de obleas lógicas de 300 mm aumenta a 40,000 al mes
- Las Fab de obleas de memoria son aún más grandes, con una escala de 120,000 obleas al mes
- Hoy, solo unas pocas empresas, como TSMC, Samsung e Intel, intentan operar nodos de punta
- Se extendió el modelo fabless, en el que empresas como Apple y Nvidia diseñan chips y foundries como TSMC los fabrican
- Las foundries agrupan pedidos de múltiples empresas de chips para alcanzar la escala necesaria que permite sostener Fab de punta
Una Fab es una instalación de producción masiva a escala atómica
- Una gigafab moderna produce cientos de millones de chips al año, y cada chip contiene miles de millones de transistores
- La producción de semiconductores exige manipular enormes cantidades de material a escala atómica de forma repetible y confiable, 24 horas al día, 365 días al año
- El costo de una Fab surge del punto en que se encuentran la escala de una planta de producción masiva y una precisión casi inimaginable
1 comentarios
Opiniones en Hacker News
Durante unos días escuché en mi camino al trabajo Marketplace, conducido por Kai Ryssdal en NPR/KQED, y el tema reciente fue la CHIPS and Science Act y las nuevas plantas de semiconductores que TSMC e Intel están construyendo en Phoenix, Arizona.
Aunque todavía faltan años para que las fábricas que ya están en construcción entren en producción, se está formando todo un ecosistema: desde las obras actuales hasta la capacitación de la futura fuerza laboral y las empresas alrededor que apoyarán a estas enormes plantas.
El financiamiento de la CHIPS Act no solo es clave para atraer instalaciones de manufactura, sino también para que Estados Unidos recupere, a la escala necesaria, capacidades que había perdido desde el punto de vista económico y de seguridad nacional.
Si les interesa, pueden escuchar el programa como podcast: https://www.npr.org/podcasts/381444600/marketplace
Será interesante ver qué impacto cultural y económico tendrá este flujo en Phoenix durante los próximos años.
Por eso el outsourcing causó mucho más daño de lo prometido, y el reshoring también puede crear muchos más empleos de lo esperado.
Dicho eso, como suele pasar con los políticos, hacen lo correcto de la manera equivocada, así que por ahora parece bastante probable que el resultado final se acerque más a una estanflación.
Parece como si Intel se estuviera saltando por completo el EUV de ASML, y si es así, no entiendo cómo podría obtener rendimientos aceptables en 7 nm~5 nm.
No parece que vaya a salir de High-NA, y eso se ve como una distracción de corto plazo.
En comparación, el World Trade Center costó 2 mil millones de dólares.
Trabajé 35 años en la industria de semiconductores, y este es uno de los mejores textos para público general que he visto sobre lo que implica fabricar chips.
Logra un equilibrio perfecto entre explicaciones e ilustraciones sin simplificar en exceso.
Mi doctorado fue en un área cercana a SiC, y si hubiera tenido una introducción así en ese momento, creo que habría podido ponerme al día mucho más rápido.
Es un artículo realmente interesante.
Sorprende de nuevo ver cuánto ha avanzado la humanidad, y cuando uno juega Angry Birds en un iPhone es fácil olvidar la enorme cantidad de investigación, recursos y conocimiento especializado que hizo posible el mundo tecnológico moderno.
Si quieren profundizar más en la historia de la industria de semiconductores y sus dilemas actuales, también recomiendo mucho Chip War, de Chris Miller.
Algo ligeramente relacionado: hay un video de un estudiante de secundaria que construyó su propia fab de semiconductores “de bajo presupuesto” en el garaje de sus padres.
https://youtube.com/watch?v=IS5ycm7VfXg
Es un video muy interesante, pero da un poco de lástima que no haya llevado más lejos esa idea.
De verdad me habría gustado ver cómo fabricaba algo como un 6502 en casa.
https://atomicsemi.com/about/#:~:text=general%20fabrication%20equipment.-,Team,-Atomic%20was%20founded
Me llamó especialmente la atención esta parte: hoy solo unas pocas empresas, como TSMC, Samsung e Intel, intentan operar nodos de punta, y la industria se movió hacia el modelo fabless, donde Apple o Nvidia diseñan chips y fundiciones como TSMC los fabrican.
Al agrupar pedidos de varias empresas de chips, una fundición puede alcanzar la escala necesaria para costear una fab de vanguardia.
Me pregunto si, a largo plazo, el entrenamiento de IA seguirá una evolución parecida; de hecho, creo que hoy ya lo hace en parte.
El costo de entrenar GPT se disparó exponencialmente de un modelo a otro, y ya está en el rango de millones de dólares.
Hay una buena razón por la que los competidores más recientes de GPT-4 son Meta o Google.
Artículo interesante.
La “segunda ley de Moore”, o ley de Rock, sostiene que el costo de una fab de semiconductores se duplica cada cuatro años; si eso sigue siendo cierto, dentro de 30 años una sola fab costará más de 3 billones de dólares.
Eso significa que, al final, incluso solo por razones económicas, habrá un límite firme para la mejora de nodos.
Hace 30 años, la capitalización de mercado de Microsoft era de alrededor de 20 mil millones de dólares, y hoy es de 3 billones.
No sería nada extraño que volviera a pasar lo mismo.
Por trabajo he visitado varias obras de construcción grandes.
Cuando escuchas “este es un proyecto de 40 millones de dólares” y ves la cantidad de trabajadores, equipos y materiales en movimiento, piensas: así es como se ve que 40 millones de dólares se muevan.
Lo que realmente ves probablemente sean apenas 10 a 20 millones de dólares que no fueron absorbidos con éxito por la burocracia.
En 2007, el Computer History Museum hizo una entrevista de historia oral con Morris Chang, fundador de TSMC.
Chang habló de su historia personal, desde China continental a Taiwán, luego sus estudios y trabajo en Estados Unidos; fue rechazado para el doctorado en MIT, pero tuvo la suerte de entrar en una industria de rápido crecimiento.
Después de acumular suficiente riqueza, visión de la industria y contactos, volvió a Taiwán y fundó TSMC; el resto es historia conocida.
También comparó los estilos de ingeniería de Asia y Estados Unidos: consideraba que los ingenieros asiáticos son más sistemáticos, estudian más y son más ordenados, mientras que los ingenieros estadounidenses tienden a ser más innovadores, pero menos sistemáticos y menos ordenados.
Al mismo tiempo, dijo que los grupos innovadores y los grupos sistemáticos pueden complementarse mutuamente.
https://archive.computerhistory.org/resources/access/text/2013/05/102658129-05-01-acc.pdf
Una pregunta algo relacionada: me pregunto si Intel compra equipos EUV de ASML.
Me refiero a equipos EUV normales, no a los High-NA.
No pude encontrar la respuesta en línea, pero la nueva fab de Irlanda parece estar dentro del ámbito de EUV convencional.
Por su complejidad y costo abrumadores, es muy poco probable que aparezca un competidor realista.
Una fab de miles de millones de dólares tampoco va a experimentar con equipos de una empresa nueva.
ASML es el único proveedor del mundo.
La Fab 34 de Irlanda recibió su primer equipo EUV de ASML hace dos años.
No parece que los equipos High-NA EUV vayan a entrar en esta generación de fabs, y el primer equipo fue enviado hace unos meses a la fab de desarrollo de Intel.
Paso 1: conseguir 20 mil millones de dólares.
Paso 2: construir una fab de semiconductores de 20 mil millones de dólares.
https://knowyourmeme.com/memes/how-to-draw-an-owl