Currently Being Moderated
GalaxyMan

Een kijkje in de keuken van een Intel-fabriek

Posted by in Nederland on

Vorige week dinsdag organiseerde Intel Benelux voor een select gezelschap van zakelijke eindklanten een uniek evenement. Zij mochten namelijk een kijkje achter de schermen nemen in een van de fabrieken of “fabs” waar de processors, chipsets en andere producten van Intel gemaakt worden. Nadat iedereen zich om 7:00 had verzameld op de luchthaven van Rotterdam en de groep voorzichtig kennis begon te maken, kon de afgehuurde Fokker 50 geboard worden en vertrekken richting Dublin.

 

Doel van de reis was het Ierse dorpje Leixlip, wat met zijn kleine 15.000 inwoners een onwaarschijnlijke kandidaat lijkt voor een van ’s werelds meest geavanceerde industriële complexen. Bij het kiezen van de locatie voor een processorfabriek spelen echter een hoop factoren mee, waaronder de geologische en klimatologische eigenschappen van de omgeving en de beschikbaarheid van voorzieningen, infrastructuur en beroepsbevolking. Wat ook erg belangrijk is bij de selectie is een stuk politiek. Overheden willen doorgaans graag uitzonderlijke regelingen treffen een grote vis als Intel binnen te hengelen, omdat het met ieder van zijn fabs miljarden dollars aan investeringen en duizenden goedbetaalde banen met zich meebrengt. Ierland staat sowieso bekend om zijn gunstige belastingklimaat voor bedrijven, wat ongetwijfeld bijgedragen heeft aan de keuze voor deze locatie.

Intel-Ireland-Jan152011.jpg

 

Intel heeft sinds 1989 ruim 7,5 miljard dollar geïnvesteerd om een 1.5 km² grote campus te vullen met een viertal fabrieken: Fab10, Fab14, Fab24 en Fab24-2. Daarnaast is het de thuisbasis voor een aantal R&D-groepen die samenwerken met lokale universiteiten en deel uitmaken van Intel Labs Europe. Er werken in totaal ongeveer 4000 mensen op het terrein.

 

Na een probleemloze vlucht en korte busrit vanuit Dublin wordt de groep ontvangen met wat versnaperingen, waarna het tijd voor een aantal presentaties. De aftrap was voor Gordon Graylish, algemeen directeur van de afdeling Global Enterprise Solutions. Hij maakte het punt dat er voorlopig geen eind zal komen aan de vraag naar rekenkracht in alle vormen en maten, maar dat bedrijven het wel moeilijker zullen krijgen om dit allemaal te beheersen. Bepaalde data en diensten verdwijnen de cloud in en medewerkers willen steeds vaker mobiel werken en persoonlijke apparatuur gebruiken. Hij licht toe dat dit een van de redenen is waarom Intel McAfee heeft gekocht. Samen proberen ze software- en hardwarematige oplossingen bedenken om data veilig te houden zonder gebruikers al te strenge beperkingen op te leggen.

 

IT@Hyves


Daarna is het woord aan Hyves, dat met twee man sterk een gastpresentatie verzorgde om het publiek een uniek inzicht te geven in de IT-uitdagingen die ze als snel groeiende website tegenkomen. In de beginperiode moesten er iedere maand 100 tot 200 extra servers geplaatst worden om mee te kunnen groeien met de bezoekersaantallen, wat gezien de hoge kosten geen houdbare situatie was. Dankzij een speciale leaseconstructie kan het bedrijf zijn hardware nu echter steeds binnen twee jaar weer vervangen. De snellere processoren die ondertussen op de markt verschijnen zorgen ervoor dat het bedrijf na een piek van 160 racks kon beginnen om ieder jaar 20 racks leeg te ruimen, terwijl het ondertussen gewoon door bleef groeien. Interessant om te horen was dat men zelf een storageserver heeft ontworpen, waarbij vier Atom-moederborden met ieder 2TB storage in een 1U-verpakking zitten. Het nadeel van de Atom in een serveromgeving is wel dat ECC-geheugen niet ondersteund wordt. Met honderden van deze units in gebruik is er regelmatig een die spontaan reboot, waarna het moeilijk is om te achterhalen waar precies het probleem zit. Tot slot onthulde men de voorlopige testresultaten van Sandy Bridge, waarmee men weer een substantiële verbetering in efficiëntie denkt te kunnen bereiken.

 

IT@Intel


De volgende presentatie was weer van Intel zelf, over zijn eigen IT-afdeling. De 6.300 medewerkers hebben de verantwoordelijkheid over 100.000 servers verspreid over 91 datacentra en beheren daarnaast nog ongeveer 70.000 laptops, 20.000 desktops en 25.000 handhelds. Ook imposant zijn de 25 PB aan storage die het bedrijf voorhanden heeft en de 125 TB per maand aan internetverkeer die verstookt wordt. Ondanks de miljardenwinsten (en de ‘gratis’ processors ;-)) is de IT-afdeling streng voor zichzelf en probeert het jaarlijks 5 en 8 procent op de kosten te besparen. Dat doet men onder andere met een langetermijnplan om het aantal datacentra terug te brengen; ooit waren het er meer dan 140 en uiteindelijk moeten er nog ongeveer 40 overblijven. Daarnaast past men intern ook technieken als virtualisatie en vPro toe om efficiënter gebruik te maken van de beschikbare hardware en meer problemen van afstand op kunnen lossen.

 

Het hoogtepunt: de fabtour


IntelFab24-2_5.jpgToen het publiek eenmaal was opgewarmd was het tijd voor het hoogtepunt van de dag: de blik in de keuken. Bernie Capraro, een veteraan binnen de Ierse campus, toont vol trots ‘zijn’ Fab24, een cleanroom van meer dan 20.000 m² waarin voor miljarden dollars aan apparatuur staat opgesteld om transistors te kunnen produceren die duizend keer dunner zijn dan een mensenhaar.

 

Van begin tot eind is de ronde, 0,5 mm dunne siliciumschijf waar de chips uiteindelijk uitgesneden worden ruim een maand onderweg in de fabriek, waarin hij 500 tot 600 stappen doorloopt in allerlei verschillende machines van bedrijven zoals ASML en Nikon. De schijf, ook wel ‘wafer’ genoemd, moet onder meer worden bestraald met ionen, opgedampt met gassen, gebakken bij hoge temperaturen, gewassen met chemicaliën en beschenen met ultraviolet licht om de microscopische transistors met daarop acht ‘verdiepingen’ van koperen bedrading te maken.

 

Een veel gestelde vraag is waarom de wafers rond zijn, want omdat er altijd afval overblijft als er rechthoekige chips van gemaakt worden lijkt dit niet de meest optimale vorm. Er is echter een aantal stappen in het proces waarin de schijven met hoge snelheid rondgedraaid moeten worden, waarbij de ronde vorm zorgt voor stabiliteit en egaliteit. Daarnaast is het de natuurlijke vorm waarin het siliciumkristal groeit.

 

Schoon, schoner, schoonst

 

Een van de grootste gevaren voor de productie is vervuiling. Ieder vuiltje heeft de potentie om een chip te verpesten, dus daarom houdt men de fabriek brandschoon. Om een idee te krijgen hoe schoon beginnen we bij een gemiddelde stedelijke omgeving, waar we in iedere kubieke meter lucht 35 miljoen deeltjes van een halve micrometer of groter aantreffen. In de operatiekamer van een ziekenhuis wordt dat teruggebracht tot 1 miljoen deeltjes. Binnen een fabriek van Intel zijn er echter hoogstens 100 aanwezig in een kubieke meter. Om dat voor elkaar te krijgen wordt de volledige luchtinhoud van de cleanroom iedere zeven seconden volledig ververst en gefilterd. Daarnaast gebruikt men laserdetectors om de luchtkwaliteit te bewaken en bronnen van vervuiling op te sporen.

 

Ondanks deze indrukwekkende maatregelen is de omgeving nog steeds niet schoon genoeg voor de wafers. Daarom worden ze per 25 stuks in hermetisch afgesloten ‘pods’ die vanuit rails uit het plafond naar beneden komen door de fabriek heen vervoerd van machine naar machine. Op de plaatsen waar de pods worden in- en uitgeladen gelden nog strengere schoonheidseisen dan in de rest van de fabriek; daar mogen maximaal 1 tot 10 deeltjes per kubieke meter gevonden worden voor de alarmbellen gaan rinkelen. Zonder een astronautenpak aan mogen hier geen mensen in de buurt komen.

 

Naast vervuiling door stofdeeltjes is men ook bang voor vervuiling door koper. Zoals genoemd zijn de miniscule draadjes die de transistors met elkaar verbinden om circuits te vormen gemaakt van koper, maar als koperdeeltjes direct in contact zouden komen met de siliciumwafers zouden ze er letterlijk gaten in branden. Daarom zijn er stricte protocollen om de gedeeltes van de fabriek waarin met koper gewerkt wordt te scheiden van de gedeeltes waar de wafers nog 'naakt' zijn.

 

IntelFab24-2_7.jpgEen tweede gevaar voor de productie zijn trillingen. De harde en stabiele bodem in Leixlip draagt daar goed aan bij, maar men laat niets aan het toeval over. De vloer van de cleanroom zweeft als het ware op stabiliserende palen die in de kelder van het gebouw verankerd zijn. Naast de kelder is er ook nog een verdieping boven de cleanroom. Beide worden gebruikt om chemicaliën, gassen, water, elektriciteit, lucht en andere benodigdheden aan en af te voeren.

 

De fabriek draait 365 dagen per jaar en 24 uur per dag door en de mensen werken er in ploegendiensten. Hoewel er altijd minimaal honderd mensen bezig zijn met (preventief) onderhoud binnen de cleanroom, vindt het grootste deel van de productie geautomatiseerd of anders in ieder geval van afstand plaats. De ‘luchtverkeersleiding’ van de fabriek is het Remote Operations Center (ROC), maar daar worden helaas geen toeristen toegelaten.

 

Copy exactly

 

Om het enorm complexe proces van chipproductie onder controle te houden heeft Intel al snel na zijn oprichting het 'copy exactly' regime ingevoerd, wat inhoudt dat iedere fabriek een kopie is van een bepaalde gouden standaard. Dit is om de yields - het percentage van de chips dat bruikbaar is om verkocht te worden - wereldwijd consequent even hoog te houden. Dat betekent dat er voor relatief simpele wijzigingen veel papierwerk ingevuld moet worden. Capraro grapte dat hij een boek vol risicoanalyses moest schrijven voor hij een pomp die door het verschil tussen Amerikaanse 50Hz- en Europese 60Hz-stroom te snel draaide anders mocht afstellen.

 

Nadat de chips op de wafers gevormd zijn wordt steekproefsgewijs getest gedaan of alles gelukt is, waarna ze verscheept worden naar Azië om daar uitgezaagd en verder verwerkt te worden tot eindproducten.

 

De toekomst


Hoewel er in Europa geen enkele meer geavanceerde chipfabriek te vinden is, loopt Fab24 toch achter bij wat Intel op andere plaatsen heeft staan. In Ierland kunnen namelijk 90nm- en 65nm-chips gemaakt worden, terwijl de meeste producten tegenwoordig op de nieuwere 45nm- en 32nm-technieken gebaseerd zijn. Bovendien heeft Intel al verschillende aankondigingen gedaan over de locaties die gekozen zijn voor toekomstige 22nm- en 14nm-productie, waarbij Ierland tot nu toe buiten de boot is gevallen.

 

Toch is er ook goed nieuws. Op een steenworp afstand van Fab24 staat de oudere Fab14. Deze werd eind 2010 gesloten, maar in januari werd bekend dat Intel een bedrag van 500 miljoen dollar had uitgetrokken om deze via een 'clean bridge' te verbinden met Fab24 en te upgraden om met grotere wafers te kunnen werken. Met grotere wafers kan goedkoper geproduceerd worden omdat er aan het einde van de rit meer chips uitgesneden kunnen worden. Oudere fabrieken zijn ingericht op wafers met een doorsnee van 200mm, terwijl de huidige standaard 300mm is. Dit type investering is vaak een voorbode is voor een grotere moderniseringsslag. Ierland speelt overigens ook een belangrijk rol in de ontwikkeling van de volgende generatie 450mm-technologie, dus er is goede hoop dat men over een aantal jaar weer mee kan draaien aan de top.

 

Afsluiting


Na afsluiting van de tour duizelde het een beetje in iedereens hoofden, dus werd het tijd om even ‘uit te waaien’, zoals de organisatie de activiteit bestempeld had. Na een korte busrit richting Dublin met een echte verhalenverteller aan boord werden de groep over vier speedboten verdeeld om even een paar golven op de Ierse zee mee te pakken. Vervolgens was het tijd voor een pint Guinness en een diner, om daarna voldaan en een heel stuk wijzer terug naar Nederland te vliegen.

Comments

Filter Blog

By author:
By date:
By tag: