Ist es für Elon Musk schwieriger, Chips zu fertigen, als Starship zum Mars zu schicken?

Es wird berichtet, dass ein Brancheninsider in einem Interview mit der Korea Economic Daily offen erklärte, dass die Schwierigkeit von Musks Terafab-Waferfabrik-Projekt größer sein könnte als die, Starship auf den Mars zu schicken.

Für Praktiker, die seit Jahrzehnten in der Halbleiterfertigungsbranche tätig sind, können mit Milliardeninvestitionen modernste Fabriken gebaut und hochwertigste Geräte gekauft werden, aber man bekommt keine stabile hohe Ausbeute und ausgereifte Prozesssysteme – genau das ist das größte Problem, mit dem Terafab derzeit konfrontiert ist.

Nach der erfolgreichen Einführung von Elektroautos, Starlink, Raketen und sogar großen KI-Modellen hat Musk sein Ziel nun auf die Halbleiterfertigung gerichtet.

Im März dieses Jahres kündigte Musk den Bau der Terafab-Superwaferfabrik in Texas an. Geplant ist der Aufbau eines Halbleiterproduktionssystems mit einer jährlichen Rechenkapazität von 1 Terawatt, das die vier Szenarien autonomes Fahren, humanoide Roboter, Weltraumberechnung und KI-Datenzentren abdeckt.

Dieses milliardenschwere Projekt wird gemeinsam von Tesla, SpaceX und xAI realisiert. Neben der Schließung der Chipversorgungslücke für Musks eigene Industrien wird es auch von einigen als ein Test für die globale Halbleiterfertigungsindustrie angesehen.

Nach dem Plan wird das Projekt auf dem Gelände eines stillgelegten Kohlekraftwerks in Texas errichtet. Die erste Investition beträgt 16,8 Milliarden US-Dollar, die geplante Fläche übersteigt 100 Millionen Quadratfuß, was 1400 Standardfußballfeldern entspricht. Die langfristige Gesamtinvestition könnte bis zu 1190 Milliarden US-Dollar erreichen. Wenn alles gut läuft, wird diese Waferfabrik zwischen 2027 und 2029 ihre Produktionskapazität in Betrieb nehmen und die skalierte Massenproduktion erreichen, und schließlich ein vollständiges System aufbauen, das Chipdesign, Lithografiefertigung, Speicher- und Gehäusetechnik sowie Test und Verifizierung abdeckt.

Derzeit erfordern das autonome Fahren von Tesla, der humanoide Roboter Optimus, die weltraumgestützte KI-Berechnung von SpaceX und das Training großer Modelle von xAI eine riesige Menge an speziellen Hochleistungs-Chips. Wenn man langfristig auf die Fertigung durch TSMC und Samsung angewiesen ist, trägt man nicht nur das Risiko, dass die Produktionskapazität verdrängt wird, sondern kann auch nicht die eigenen angepassten Anforderungen an die Rechenkapazität erfüllen. Deshalb möchte Musk mit Terafab eine exklusive Chip-Lieferkette aufbauen, um die Rechenkapazität in eigener Hand zu behalten.

Über die Kooperationsweise bei dem Projekt gab es in der Branche viele Spekulationen.

Früher gab es Gerüchte, dass TSMC tiefgreifend beteiligt sein würde, aber Musk hat dies ausdrücklich dementiert: Terafab wird von Tesla und SpaceX vollständig für Bau und Betrieb verantwortlich sein. TSMC wird höchstens über Kooperationen bei der Fabrik- und Produktionskapazitätsvermietung verhandeln, ist nicht an Betriebsentscheidungen beteiligt und hält keine Anteile.

Natürlich ist auch der eigene Produktionsplan von TSMC sehr angespannt: NVIDIA und Apple haben den größten Teil der Kapazität für fortschrittliche Fertigungsverfahren belegt. AMD, Qualcomm, MediaTek und eine Reihe von Cloud-Anbietern, die eigene KI-Chips entwickeln, sind auf die Fertigung durch TSMC angewiesen. Im Vergleich dazu passt das fortschrittliche 14A-Verfahren von Intel genau zum Massenproduktionstempo von Terafab. Dieses 1,4-Nm-Verfahren mit Spitzentechnologien wie High-NA-EUV-Lithografie und rückseitiger Stromversorgung wird die Hauptlösung für die Massenproduktion von Logikchips in der Anfangsphase von Terafab sein.

Darüber hinaus kann die Zusammenarbeit mit einem inländischen US-Hersteller geopolitische Lieferkettenrisiken vermeiden, was die beiden Hauptgeschäftsfelder Luft- und Raumfahrt und KI besser absichert. Auch Intel braucht einen schwergewichtigen Kunden, um das 14A-Verfahren zu validieren, und ist bereit, technische Ressourcen für das Projekt bereitzustellen – beide Seiten erhalten, was sie brauchen.

Darüber hinaus hat Musk bei der Lithografie-Route beschlossen, auf die Freie-Elektronen-Laser (FEL)-Technologie für Terafab zu setzen, und öffentlich erklärt, dass FEL gewinnen wird, um das traditionelle LPP-EUV-Lithografie-Schema von ASML zu umgehen. Prinzipiell erzeugt dieses Schema einen Teilchenbeschleuniger, der einen schnellen Elektronenstrahl erzeugt, um eine EUV-Lichtquelle mit einstellbarer Wellenlänge zu erzeugen. Es hat geringe Verschmutzung, einen Energieverbrauch von nur etwa einem Fünftel des traditionellen Schemas und kann auch für zukünftige fortschrittlichere Verfahren geeignet sein.

Noch wichtiger ist, dass FEL zu einem zentralen Lichtquellen-Hub ausgebaut werden kann, der Dutzende von Lithografiegeräten in der gesamten Fabrik einheitlich mit Licht versorgt, und die Kosten sind viel niedriger als der Kauf eines einzelnen EUV-Lithografiegeräts.

Allerdings wird die FEL-Technologie derzeit nur im wissenschaftlichen Bereich angewendet. Es ist leicht vorstellbar, wie schwierig es ist, in kurzer Zeit das technologische Ökosystem zu durchbrechen, das ASML über Jahrzehnte aufgebaut hat.

Eine Person, die mit den internen Verhältnissen von TSMC vertraut ist, weist darauf hin, dass der Bau einer Waferfabrik an sich keine schwierige Angelegenheit ist. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, kontinuierlich Chips mit stabiler Qualität und ausreichend hoher Ausbeute herzustellen.

Fortschrittliche Fertigungsverfahren umfassen Hunderte von Arbeitsgängen wie Lithografie, Abscheidung, Ätzung und Reinigung. Bei jeder geringfügigen Abweichung in einem Arbeitsgang oder jeder Schwankung der Geräte fallen die Chips aus.

Ein Vertreter von Samsung sagte offen, dass ein stabiles Prozesssystem mit hoher Ausbeute mindestens 30 Jahre Erfahrung erfordert. Selbst mit dem Kauf hochwertigster Geräte und dem Aufbau standardisierter Fabriken kann diese Anhäufung von Erfahrung nicht kurzfristig nachgeahmt werden.

In der Anfangsphase der Massenproduktion neuer Verfahren hängen viele Schritte von langwierigen Versuchen und Irrtümern ab, und Schwankungen der Ausbeute zwischen Chargen sind die Regel. Selbst mit Unterstützung des Intel-Verfahrens müssen die Geräteanpassung, Prozessunterschiede und Personalsysteme in verschiedenen Fabriken neu eingespielt werden. Das kann nicht allein durch die Kopie einer Produktionslinie gelöst werden, ganz zu schweigen von der Umsetzung des vollständigen Prozesses aus Chipdesign, Fertigung, Speicherung und Gehäusetechnik an einem Ort.

Diese Integration kann zwar die Effizienz steigern, erhöht aber auch die Gesamtschwierigkeit des Projekts um eine Stufe.

Schlussfolgerung

Musk liebt es, große Versprechungen zu machen – das ist längst kein Geheimnis mehr. Daher ist der Einfluss von Terafab auf die Aktienkurse verschiedener Unternehmen möglicherweise realistischer.

Für Intel ist dies ein entscheidender Schritt in der IDM 2.0-Strategie, der die Chance bietet, die Situation zu überwinden, über Technologie aber keine Kunden zu verfügen, und in die erste Reihe der Auftragsfertiger für fortschrittliche Fertigungsverfahren einzutreten. Für die gesamte Halbleiterbranche ist die Beteiligung eines neuen Technologiegiganten an der Chipherstellung an sich schon sehr aufsehenerregend.

Die konkurrierenden Unternehmen Google, Amazon und Microsoft beschleunigen alle den Aufbau eigener Chip-Produktionskapazitäten. Egal, ob es am Ende erfolgreich ist oder nicht – Terafab hat bereits das globale Wettbewerbsumfeld der fortschrittlichen Halbleiterfertigung durcheinandergebracht und diese globale Welle der Autonomisierung der Rechenkapazität auf ein neues Niveau gehoben.

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Offiziellen Konto "Meker", Autor: Meker, veröffentlicht mit Genehmigung von 36Kr.