Растущее потребление энергии платформами с искусственным интеллектом заставляет искать любую возможность снизить его. Вариантов не так много, и один из них предложила немецкая компания Infineon Technologies. Ей оказалось по силам уменьшить потери в силовых полупроводниках, которые обеспечивают питание процессорам, компонентам ИИ-платформ и не только. Для этого компания освоила технологию выпуска самых тонких в мире кремниевых подложек — вдвое тоньше рыночных.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Современные тонкие кремниевые пластины диаметром до 300 мм имеют на выходе толщину 40–60 мкм. В Infineon разработали финальный процесс полировки, позволяющий уменьшить толщину пластины — подложки для будущего изготовления на ней чипов — до 20 мкм. Для сравнения, толщина человеческого волоса в среднем достигает 80 мкм. Чтобы изготовить кремниевую подложку диаметром 30 см и толщиной 20 мкм, необходимо достичь высокой точности на всех этапах производства — от резки до шлифовки. По словам представителей Infineon, компания готова внедрять эти технологии для массового производства чипов.

Компания Infineon входит в число производителей полупроводников, выпускающих силовые компоненты из кремния, карбида кремния и нитрида галлия. Использование материалов за пределами чистого кремния позволяет создавать более эффективные и мощные комплектующие для подсистем питания и преобразования напряжений и токов. Это крайне важно в условиях растущего потребления энергии. Применение более тонких пластин для изготовления силовых чипов на 50 % снижает сопротивление подложек и, в целом, уменьшает потери мощности на 15 %.

Процессоры и чипы ИИ переходят на питание со стороны подложки, которое поступает по вертикальным каналам металлизации. Сокращение длины (высоты) этих каналов в схемах MOSFET снижает их сопротивление, что ведёт к повышению КПД и увеличению плотности мощности. В масштабах ЦОД с ИИ это может привести к значительной экономии на потреблении энергии. В Infineon обещают в течение двух лет обеспечить новыми «тонкими» силовыми чипами всех заинтересованных заказчиков.

Силовая электроника востребована в наши дни в связи с электрификацией транспорта, и перспективным направлением её развития считается выпуск компонентов из нитрида галлия (GaN), которые способны выдерживать более высокие нагрузки и температуры по сравнению с кремниевыми. Infineon первой среди конкурентов освоила технологию выпуска таких компонентов на пластинах диаметром 300 мм.

Источник изображения: Infineon Technologies

До сих пор компоненты из нитрида галлия производились с использованием пластин типоразмера 200 мм, поэтому увеличение диаметра в полтора раза будет способствовать снижению себестоимости подобной продукции, поскольку с одной пластины можно будет получить в 2,3 раза больше чипов, и некоторые постоянные расходы удастся распределить на больший объём изделий. По информации представителей Infineon, первые образцы продукции, изготовленной таким методом, клиенты компании получат в четвёртом квартале 2025 года.

Помимо автомобильной отрасли, чипы из нитрида галлия найдут применение в сегменте ПК, потребительской электроники, серверного оборудования, робототехники и промышленной автоматизации. В тех же серверных системах использование компонентов такого типа позволит создавать более компактные и эффективные блоки питания. Важно, что пластины из нитрида галлия типоразмера 300 мм можно будет обрабатывать на имеющемся оборудовании, подходящем для работы с кремниевыми компонентами. Первой данную технологию производства сможет внедрить австрийское предприятие Infineon.

В дальнейшем себестоимость GaN-компонентов сравняется с кремниевыми, как убеждено руководство Infineon, причём переход на типоразмер пластин 300 мм будет этому во многом способствовать. Увеличение диаметра подложек при работе с данным материалом во многом усложнено тем, что необходимо сохранять равномерность распределения материала по пластине. Альтернативным направлением развития силовой электроники считается использования карбида кремния, но в этой сфере типоразмер обрабатываемых пластин только увеличился с 150 до 200 мм. Infineon занимается выпуском таких чипов на своём предприятии в Малайзии, которое является крупнейшим в мире. Рынок компонентов из нитрида галлия к 2029 году должен увеличиться в девять раз до $2,25 млрд, по оценкам аналитиков Yole.

Квартальная статистика немецкого производителя чипов Infineon Technologies отображает сразу две тенденции. Во-первых, спрос на электромобили рос не так быстро, как ожидалось, поэтому выручка от реализации специализированных чипов сократилась. Во-вторых, многострадальная немецкая промышленность в текущих условиях не может себе позволить содержать прежнее число специалистов, а потому Infineon пойдёт на сокращение численности персонала в Германии.

Источник изображения: Infineon Technologies

В целом, падение выручки и снижение нормы прибыли, как отмечает Reuters, вынудят Infineon сократить 1400 человек по всему миру, а ещё 1400 сотрудников переедут из Германии в страны с более низкими зарплатами, либо соответствующие ставки будут предложены специалистам в этих странах после сокращения немецких коллег. В число увольняемых войдут сотрудники немецкого предприятия Infineon в Регенсбурге.

По информации Bloomberg, компания столкнулась в минувшем квартале со снижением выручки на 9,5 % до 3,7 млрд евро в годовом сравнении. Аналитики рассчитывали в среднем на 3,79 млрд евро выручки, а вот норма прибыли на уровне 19,8 % оказалась в том же диапазоне, на который они рассчитывали. Генеральный директор Йохен Ханебек (Jochen Hanebeck) заявил: «Затянувшаяся кризисная ситуация в экономике привела к превышению складскими запасами реальных потребностей рынка во многих сегментах». Проще говоря, спрос на чипы оказался ниже ожиданий.

В автомобильном сегменте в частности выручка Infineon сократилась за год с 2,13 до 2,11 млрд евро, и это был самый крупный источник доходов компании. Впрочем, последовательно наблюдался некоторый рост выручки, поскольку спрос на автомобили с продвинутым программным обеспечением за период всё же вырос. В текущем квартале Infineon рассчитывает на получение выручки в размере 4 млрд евро, что выше ожиданий аналитиков, но прогноз по норме выручки в размере 20 % оказался ниже ожидаемых 22 %. Акции компании упали в цене на 3,4 % после публикации отчётности и новостей о предстоящих сокращениях персонала.

Центры обработки данных, предназначенные для обучения и работы алгоритмов искусственного интеллекта, потребляют огромные объёмы энергии, а крупные технологические компании стремятся снизить число сбоев и нормировать подачу питания. Собственное решение этой проблемы предложила немецкая Infineon — сверхмощные блоки питания для нынешних и перспективных серверов.

Источник изображений: infineon.com

Infineon анонсировала блоки питания нового поколения, которые будут работать в ЦОД, ориентированных на облачные серверы и алгоритмы ИИ. Они обеспечат мощность до 12 кВт, объединяя компоненты из трёх полупроводниковых материалов на модуле. Первые модели номинальной мощностью 8 кВт поступят в продажу в I квартале 2025 года, а сроки выхода более мощных блоков питания пока не уточняются. На модуле устанавливаются компоненты из кремния (Si), карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN) — это сочетание помогло существенно повысить энергетические характеристики, эффективность и надёжность. Блоки питания мощностью 12 кВт обеспечат КПД до 97,5 %, а модели на 8 кВт смогут работать в ИИ-стойках мощностью 300 кВт и выше.

Нитрид галлия — материал, который помог в последние годы уменьшить размеры потребительских зарядных устройств; а карбид кремния призван обеспечить высокую эффективность при высоких уровнях напряжения. SiC используется в преобразователях постоянного тока в электромобилях, и он также способен работать в системах с подачей высокой мощности на ИИ-ускорители. Из-за широкого распространения чат-ботов нового поколения и различных служб на основе ИИ потребности ЦОД в энергоресурсах существенно выросли. Infineon отмечает, что её новые блоки питания помогут этим объектам снизить энергопотребление за счёт высоких КПД, а также сократить выбросы парниковых газов и уменьшить операционные расходы.

К 2030 году на ЦОД будут приходиться 7 % мирового потребления энергии, гласят отраслевые прогнозы. Современные производительные ИИ-ускорители потребляют до 1 кВт на чип, а к концу десятилетия этот показатель вырастет до 2 кВт. Занимающиеся ИИ крупные технологические компании уже ощутили влияние этого растущего спроса на электроэнергию: так, Amazon была вынуждена нормировать ресурсы, чтобы избежать сбоев в работе своих ЦОД в Дублине.

Infineon Technologies намерена наладить производство перерабатываемых печатных плат на основе разработанного британским стартапом материала Soluboard. Технология является менее вредной для экологии в сравнении с традиционными решениями и обеспечивает пониженные выбросы углекислого газа.

Источник изображения: Jiva

Основу новой технологии составляет Soluboard — используемый в этих платах в качестве подложки биоразлагаемый материал растительного происхождения на основе натуральных волокон. Его отличает уменьшенный углеродный след по сравнению с традиционно используемыми в этих целях стекловолокном и эпоксидной смолой. Волокна заключаются в нетоксичный полимер, который растворяется при погружении в горячую воду. Припаянные к плате электронные компоненты после этого легко собираются и перерабатываются. Первоначально Infineon планировала использовать Soluboard для демонстрационных продуктов, но сейчас рассматривает возможность запустить полномасштабное массовое производство. Небольшое число компонентов нового поколения уже поступило некоторым клиентам компании, а серийная продукция начнёт поставляться в IV квартале 2023 года.

Soluboard производится британским стартапом Jiva Materials — в 2019/2020 гг. компания привлекла £850 тыс. (около $1 млн) для начала работы. Пришедшие на смену стекловолокну и эпоксидной смоле волокно растительного происхождения и нетоксичный полимер, по заявлению разработчиков, являются достаточно надёжными материалами. Такая плата не выйдет из строя при случайном попадании воды — для расслоения Soluboard необходимо на 30 минут погрузить в воду температурой 90 °C. Далее производится отдельная переработка металлов и компонентов, натурального волокна и растворённого в воде полимера. Компоненты и волокна легко используются повторно, а полимер отделяется от воды на обычных очистных сооружениях.

Выпуск Soluboard обеспечивает снижение углеродных выбросов на 60 % по сравнению с производством традиционных печатных плат. Крупным недостатком материала пока остаётся его пригодность только для плат с одним слоем дорожек с одной или обеих сторон, тогда как современные сложные продукты позволяют пускать дорожки в несколько слоёв с изоляцией между ними. Ещё одним недостатком нового решения является его цена: Soluboard стоит на 50–75 % дороже обычных подложек — по крайней мере на начальном этапе.

Глава Еврокомиссии Урсула фон дер Ляйен (Ursula von der Leyen) высоко оценила инициативу по созданию в Германии нового завода по производству чипов компании Infineon. Это важная веха, поскольку Европа пытается отвоевать большую долю рынка в этой стратегической отрасли и обеспечить свою технологическую независимость.

Источник изображения: Infineon

Выступая на церемонии закладки завода германской Infineon в Дрездене, фон дер Ляйен заявила, что речь идёт о важном шаге на пути к цели Европы по увеличению вдвое доли на мировом рынке производства чипов к 2030 году — благодаря увеличению вчетверо текущих мощностей. При этом она предупредила, что Европа всё ещё слишком зависит от сырья отдельных поставщиков. В частности, Китай поставляет 76 % металлического кремния, применяемого в производстве чипов.

Евросоюз намерен догнать Азию и США и снизить зависимость от Азии на фоне растущей напряжённости между материковым Китаем и Тайванем, поддерживаемым США и некоторыми другими странами. В прошлом месяце ЕС принял свой «Закон о чипах», по котором будут выделены 43 млрд евро в виде субсидий на полупроводниковое производство для обеспечения поставок критически важных компонентов — после того, как санитарные ограничения, связанные с COVID-19, в своё время вызвали серьёзные перебои поставок полупроводников, сказавшиеся на производстве многих категорий товаров, от смартфонов до автомобилей.

Фон дер Ляйен отметила, как выросли в последнее время геополитические риски, поэтому в Европе укрепляются производственные цепочки для выпуска важнейших товаров и технологий. Это также означает, что Европе необходим свой массовый выпуск критически важных товаров.

Infineon рассчитывает, что завод стоимостью 5 млрд евро — крупнейшая инвестиция компании, начнёт производство в 2026 году. Прочие производители чипов тоже инвестируют в Германию — американская Wolfspeed строит завод в стране, инвестируя 2,75 млрд евро. Intel тоже строит крупный завод в Магдебурге.

В начале февраля немецкий производитель чипов Infineon поднял прогноз по норме прибыли на год с 24 до 25 %, а прогноз по выручке оставил на уровне 15,5 млрд евро. Теперь руководство этой компании считает возможным поднять прогноз по норме прибыли на второй квартал до 29 %, а прогноз по выручке на год улучшить до суммы, «значительно превосходящей» 15,5 млрд евро.

Источник изображения: Infineon Technologies

Во втором фискальном квартале, об итогах которого Infineon отчитается лишь 4 мая, компания рассчитывает выручить более 4 млрд евро вместо прежних 3,9 млрд евро. Росту нормы прибыли до 28‒29 %, по данным Infineon, во втором квартале будет способствовать рост цен на продукцию компании, а также снижение затрат на энергоносители. Как улучшится норма прибыли по итогам всего года, в компании не уточняют, но подчёркивают, что это произойдёт.

Около 45 % всей выручки Infineon получает в автомобильном сегменте, поэтому растущий спрос на электронику соответствующего типа позволяет компании с оптимизмом смотреть в будущее. Активно развивается и рынок компонентов для промышленной автоматизации. Наверняка будут пользоваться спросом и чипы Infineon, применяемые в центрах обработки данных, ведь многие участники рынка связывают особые надежды на оживление спроса с модой на системы генеративного искусственного интеллекта типа ChatGPT.

Немецкой компании Infineon разрешили начать строительство в Дрездене фабрики по выпуску полупроводников. Проект оценивается в €5 млрд, производство продукции должно начаться уже в 2026 году. По данным производителя чипов, используемых в автомобилях, дата-центрах и других отраслях, это будет крупнейшая разовая инвестиция за всю историю компании.

Источник изображения: geralt/pixabay.com

В Infineon рассчитывают получить на строительство завода €1 млрд государственного финансирования. Ожидается, что новое предприятие позволит создать около 1 тыс. рабочих мест. При полной загрузке производство будет выпускать силовые полупроводники и аналоговые/смешанные решения на сумму, равную объёму упомянутых инвестиций ежегодно. Министерство экономики Германии одобрило экспресс-запуск проекта — при работе в таком формате разрешается начать строительство до того, как Еврокомиссия закончит проверку правовых аспектов субсидирования.

Министр экономики Германии Роберт Хабек (Robert Habeck) приветствовал новости в четверг, посчитав их свидетельством привлекательности Германии для ведения бизнеса. Это немаловажно на фоне того, что в США принят Закон о снижении инфляции (IRA), предусматривающий масштабные льготы для компаний, готовых инвестировать в промышленность на территории США, что буквально «вымывает» бизнесы из Европы и других регионов. Кроме того, в Соединённых Штатах принят закон о развитии полупроводниковой индустрии, предусматривающий субсидии для производителей чипов.

Евросоюз намерен наращивать выпуск полупроводников после глобального дефицита чипов, господствовавшего по всему миру в минувшие пару лет. В рамках Европейского закона о чипах Еврокомиссия намерена выделить порядка €15 млрд для государственных и частных полупроводниковых компаний к 2030 году.

Немецкая компания Infineon, занимающаяся производством микросхем, готова потратить несколько миллиардов евро для поглощения начинающих компаний того же профиля, что необходимо для ускорения роста. Об этом заявил генеральный директор Infineon Йохен Ханебек (Jochen Hanebeck) во время беседы с журналистами.

Источник изображения: Alexandra Schwarz-Goerlich / Reuters

Немецкий производитель микросхем постоянно «находится в поиске» подходящих компаний, заявил Ханебек в интервью для газеты Frankfurter Allgemeine Zeitung. «Я вижу, что речь идёт о сумме до нескольких миллиардов евро», — добавил Ханебек. При этом он не сообщил, какие именно компании находятся в сфере интересов Infineon. Ханебек не исключает, что технологические стартапы, не получающие достаточного финансирования, захотят присоединиться к Infineon.

Infineon заявила о своих планах на фоне сохраняющегося высокого спроса на микросхемы, используемые в разнообразной продукции, начиная от смартфонов и заканчивая автомобилями. При этом последние два года на глобальном рынке наблюдается дефицит полупроводниковой продукции, который во многом обусловлен последствиями пандемии коронавируса.

По итогам финансового года, который для Infineon закончился 30 сентября, компания отчиталась о получении прибыли в размере €3,4 млрд, что говорит о росте на уровне 63 %. Компания видит перспективы для дальнейшего роста сразу в нескольких направлениях, включая производство чипов для электромобилей, автономного вождения, возобновляемых источников энергии, центров обработки данных и интернета вещей.

В прошлом месяце Infineon объявила о планах по строительству нового завода стоимостью €5 млрд на востоке Германии в Дрездене. Согласно имеющимся данным, тайваньская TSMC также ведёт переговоры о строительстве первого европейского завода в Дрездене. В это же время Intel отказалась от запуска завода по производству чипов в восточной Германии.