Výroba čipů si žádá rozpočet malého státu
Základem úspěchu na trhu je technologie. Většího výkonu čipu a výtěžnosti výroby (vyšších zisků) výrobci dosahují především zmenšováním součástek. Všichni se proto ženou za co nejrychlejší miniaturizací. Ta sama o sobě vyžaduje velké investice do vývoje lepších výrobních procesů. Na to ale nemá prostředky každý z hráčů na trhu. „Například společnost Intel vyvíjí své výrobní procesy sama. Menší společnosti, například AMD nebo nVidia jsou nevýrobní a vývoj výrobních technologií i následnou výrobu čipu nechávají na jiných společnostech. Zabývají se pouze návrhem vlastních čipů,“ říká Jan Stach, šéfredaktor technologického magazínu ddworld.cz.
Do začátku potřebujete miliardy
Silikonové plato před rozřezáním na jednotlivé čipy. Zdroj: Wikimedia Commons
Vlastní čip, jeho strukturu a principy fungování už ale musí vyvinout každý sám. „Intel třeba za tímto účelem čtvrtletně proinvestuje zhruba tři miliardy dolarů (cca 60 miliard Kč). To ale není jen investice do procesorů,“ vysvětluje Stach. „Portfolio Intelu zasahuje do mnoha dalších elektrotechnických odvětví,“ dodává. Jistou představu o náročnosti vývoje nových procesorů si ale udělat lze. Konkurenční AMD, druhý největší výrobce mikroprocesorů na světě, vložil za celý rok 2007 do vývoje téměř dvě miliardy dolarů (cca 40 mld. Kč).
Pravidelnou modernizaci vyžaduje i veškeré vybavení výrobních hal. Společnost Intel například před zhruba dvěma roky investovala 7 miliard dolarů (cca 130 mld. korun) do vylepšení čtyř továren na menší výrobní proces. Podobně drahá je i samotná výstavba továren. Společnost GlobalFoundries, výrobní partner AMD, investovala v roce 2008 jen do nové továrny v New Yorku s přispěním vlády USA 4,6 miliardy dolarů, v přepočtu zhruba 90 miliard Kč. Taková částka by stačila na pokrytí většiny ročního schodku rozpočtu České republiky.
Jen pro elitní vědce
Do roku 2013 má hala o rozloze dvou velkých fotbalových stadionů poskytnout pracovní příležitosti pro 1200 inženýrů. Ti pak budou dohlížet na výrobu pomocí nanotechnologie, která umožňuje pracovat téměř na úrovni atomů. Dnes chystaných 22 nanometrů (miliardtin metru) dovoluje operovat na ploše až desettisíckrát menší, než je šířka lidského vlasu. S takovými nástroji lze na silikonový nosič o velikosti lidského nehtu „vytisknout“ několik set miliard tranzistorů.
To ale není zdaleka konec. Vědci už nyní vědí, že současné postupy brzy přestanou stačit. Už nyní běží náročné vývojové programy na univerzitách a velkých technologických firmách. „Například v IBM, kde se pracuje na procesorech nové generace, zcela nových materiálech a výrobních postupech o velikostech 1nm a menších,“ dodává Stach.
Čím menší, tím křehčí
Výrobní prostředí musí být úplně čisté. Zdroj: Wikimedia Commons
Při podobných rozměrech ale může chybu ve výrobním procesu způsobit i velmi malý objekt. Podle toho také vypadají požadavky na čistotu pracoviště. Všichni zaměstnanci jsou povinni pracovat v jednodílných kombinézách s kapucí a s rouškou přes obličej. Výrobním halám se tu říká cleanrooms, v překladu čisté místnosti, protože zdejší prostředí je vyčištěno na úroveň tisíckrát přesahující kvalitu běžného ovzduší.
I přes velmi přísné standardy ale dochází k chybám. Nanotechnologie je zkrátka tak citlivá, že při sériové výrobě nemůže podávat stoprocentní výsledky. Výslednou kvalitu čipů proto mohou inženýři vyhodnotit až po kontrole elektronovým mikroskopem a po zátěžových testech pomocí speciálního softwaru. I přesto je ale pochopitelné, že výrobci čipů potřebují k provozu tak obrovské rozpočty.