Найбільший у історії план виробництва чипів запущено - чому апетит Маска такий великий

Світовий мільярдер, генеральний директор Tesla Ілон Маск оголосив про один із найамбіційніших своїх проектів — Terafab.

22 березня Маск провів презентацію проекту Terafab у місті Остін, штат Техас, США, офіційно запустивши спільний проект Tesla, SpaceX та xAI. Цей проект передбачає створення фабрики для виробництва 2-нанометрових чіпів, що вважається ключовою мірою для подолання глобального дефіциту мікросхем.

Цю фабрику Tesla назвала «найбільшою у світі за масштабами виробничою лінією для чіпів», її мета — щорічне виробництво AI-обчислювальних чіпів потужністю 1 терава (ТВт), з основним застосуванням у космосі. Маск зазначив, що нинішній світовий обсяг виробництва AI-обчислювальної потужності становить близько 20 гігават, тоді як потенціал Terafab — у 50 разів більший.

Вимоги Tesla та SpaceX до обчислювальної потужності значно перевищують поточні можливості

Маск описав масштабність проекту словами «божевільний», «фізичний максимум» та іншими емоційними термінами.

За його словами, за цим стоїть реальна проблема глобального дефіциту виробничих потужностей мікросхем і його прагнення створити космічну обчислювальну інфраструктуру та розвивати багатопланетну цивілізацію. У його планах Terafab спершу має вирішити короткострокові проблеми з нестачею чіпів, підтримати масове виробництво роботів Optimus і мережу космічних AI-супутників; у середньостроковій перспективі — за допомогою дешевих космічних обчислень розширити сфери застосування та збільшити економічний потенціал Землі; у довгостроковій — на основі місячної бази досягти прориву у обчислювальній потужності та сприяти створенню багатопланетної людської цивілізації.

Два заводи для виробництва чіпів — безпрецедентний повний цикл виробництва

Чому потрібно будувати власні чіпи? На думку Маска, існуючі глобальні виробничі потужності не здатні задовольнити його майбутні потреби.

Маск чітко заявив, що він повідомить компаніям Samsung, TSMC, Micron про свої наміри продовжувати закупівлю чіпів у них, висловивши подяку за співпрацю, але швидкість розширення їхніх потужностей не відповідає його потребам. Він прямо сказав: «Якщо не побудуємо Terafab, у нас не буде чіпів».

Маск розповів, що у Terafab буде два заводи для виробництва чіпів, кожен з яких спеціалізуватиметься на одному типі чіпів, і обидва матимуть повний цикл виробництва.

Варто зазначити, що Terafab порушить існуючу світову модель розподілу виробництва мікросхем, об’єднавши у одному комплексі фотошаблони, виробництво, пакування та тестування, створивши швидкий цикл «створення шаблонів — виробництво — тестування — оптимізація — повторне виробництво».

Маск повідомив, що наразі жоден завод у світі не здатен об’єднати логіку, пам’ять, пакування, тестування та фотошаблони у єдину повну лінію, що дозволяє швидко і ефективно тестувати нові фізичні процеси та досліджувати нові фізичні напрямки. Це дасть змогу випробовувати передові технології та нові фізичні концепції.

«Ми не просто виробляємо обчислювальні чіпи традиційним способом. Я вважаю, що існують дуже цікаві нові фізичні підходи, які цілком можливо реалізувати. З часом ми обов’язково досягнемо успіху. Ми справді доведемо обчислювальні чіпи до фізичного максимуму», — додав Маск.

Щодо застосувань, він повідомив, що два заводи у Terafab чітко розподіляють сфери виробництва — один для edge-обчислень, інший — для високопродуктивних космічних чіпів, що дозволить точно відповідати різним сценаріям.

Маск планує виробляти різні типи чіпів

Перша категорія — оптимізовані для крайових обчислень чіпи, що використовуватимуться у роботах Optimus і системах автопілоту Tesla. Основний ринок — робототехніка. Маск прогнозує, що світовий автопром вироблятиме близько 100 мільйонів автомобілів на рік, а кількість роботів може сягнути від 1 до 10 мільярдів, що у 10–100 разів перевищує попит на автомобілі. Tesla прагне зайняти значну частку цього ринку, і виробництво таких чіпів буде зростати.

Друга категорія — високопродуктивні спеціалізовані космічні чіпи, адаптовані до екстремальних умов космосу, для мережі AI-супутників SpaceX. У космосі існують високі рівні радіації, і чіпи мають бути стійкими до завад, старіння та радіації. Щоб зменшити вагу теплових систем, їх температура буде трохи вищою за наземні аналоги, а технологічні параметри та стандарти помилок — спеціально адаптовані.

Обчислювальна потужність у космосі: вартість через 2–3 роки стане нижчою за наземну

Маск пояснив, що основний фокус у розміщенні обчислювальних потужностей у космосі зумовлений обмеженнями енергоресурсів і фізичних можливостей Землі.

За його даними, Земля отримує лише п’яту частину сонячної енергії, що надходить у Сонячну систему, Сонце становить 99,8% маси системи, а річне виробництво електроенергії людством — лише трильйонна частина сонячної енергії. Навіть за уявного збільшення енергетичних ресурсів у 100 тисяч разів, ми зможемо використовувати лише мільйонну частину сонячної енергії, і обсяг обчислювальної потужності на Землі сягне свого фізичного максимуму.

Обчислювальні ресурси у космосі мають суттєві переваги: відсутність атмосфери, відсутність змін дня і ночі, супутники завжди спрямовані на Сонце, що забезпечує понад п’ять разів вищу ефективність збору сонячної енергії без необхідності великих акумуляторів. Космічні сонячні панелі не потребують важких скляних або металевих каркасів для захисту від погодних умов, що знижує вартість обладнання. На відміну від Землі, де місця для високопродуктивних обчислень стає все менше і їх вартість зростає, у космосі масштабування необмежене і з кожним розміром вартість знижується.

Маск прогнозує, що через 2–3 роки вартість космічних AI-обчислень стане нижчою за наземну. «Якщо вивести обчислювальні потужності на орбіту, це стане цілком очевидним і дуже вигідним. Зі зниженням вартості запуску, космічні обчислення стануть дедалі дешевшими і доступнішими. На Землі ж, із зростанням кількості розгорнутих ресурсів, місця для них стає все менше».

Він вважає, що обчислювальні ресурси слід розподіляти за сценаріями: через обмеження електроенергії на Землі щороку можна розгортати лише 100–200 гігаватів, тоді як решту — сотні ТВт — запускати на орбіту.

«Щоб досягти 1 ТВт обчислювальної потужності щороку, потрібно щороку вивозити на орбіту 10 мільйонів тонн вантажу. Ми впевнені, що зможемо це зробити, не порушуючи фізичних законів. Вірю, що SpaceX здатна щороку запускати 10 мільйонів тонн на орбіту», — сказав Маск.

План не обмежується 1 ТВт, місячна база має потенціал для тисячекратного розширення

Terafab — не кінцева мета Маска.

Він також оголосив про довгостроковий план — побудувати на Місяці електромагнітний прискорювач масових вантажів для збільшення обчислювальної потужності у тисячі разів. Маск вважає, що через відсутність атмосфери і слабку гравітацію (у шість разів менше за земну) запускати вантажі можна без ракет, використовуючи прискорювачі для прямого прискорення до швидкості втечі, що дозволить збільшити масштаб обчислень у 1000 разів (до пета- або екза-ватів), значно знизивши вартість глибокого космосу.

“Я дуже хочу побачити, як збудують місячний прискорювач. Це буде неймовірно!” — сказав Маск.

За його словами, цей проект має очевидний економічний і виробничий потенціал: після запуску прискорювача на Місяці людство зможе використовувати мільйонну частину сонячної енергії, що здатна сприяти розширенню економіки Землі у мільйон разів. «Після цього ми зможемо досліджувати інші планети і зірки, створюючи найзахоплюючий майбутній сценарій, який я можу уявити».

Маск мріє: «Ми пролітаємо через Місяць, Марс, перетинаємо кільце Сатурна. Уявіть, що ви можете купити квиток на корабель до Сатурна, або, можливо, у майбутньому — подорожувати туди безкоштовно. Це звучить божевільно, але якщо економіка зросте у 100 тисяч разів, будь-які ваші потреби майже будуть задоволені».

Маск дивиться у майбутнє, де людство досягне «неймовірного достатку».

Загроза TSMC? Аналітики вважають, що ще багато проблем, зокрема з якістю виробництва

Виникнення проекту Terafab викликало значний інтерес у напівпровідниковій галузі і навіть побоювання щодо можливого тиску на гіганта контрактного виробництва TSMC.

Однак аналітики вважають, що цей проект може стикнутися з великими технічними, фінансовими та структурними перешкодами.

Будівництво фабрики з нуля вважається однією з найскладніших інженерних задач сучасної промисловості. Аналізуючи цю ідею, Morgan Stanley назвав її «вкрай складною», зазначивши, що такі проекти можуть коштувати понад 20 мільярдів доларів і тривати кілька років.

Галузь напівпровідників дуже спеціалізована: компанії, як NVIDIA, не мають власних фабрик і зосереджені на дизайні, тоді як контрактні виробники мають чітко визначені функції. Ідея Маска об’єднати логіку, пам’ять і передові технології пакування суперечить цій тенденції.

Виробництво мікросхем вимагає не лише великих інвестицій, а й багаторічного накопичення технологічного досвіду.

Деякі експерти вважають, що починати з 2-нанометрового процесу — надзвичайно складно, і побудова фабрики — не найскладніше. Головною проблемою стане контроль якості (yield), що залежить від стабільного попиту і безперервних ітерацій. Навіть найуспішніші компанії не завжди можуть підтримувати високий рівень якості.

Крім того, проект Terafab стикається з багатьма структурними проблемами. Зокрема, у постачанні обладнання: передові системи ультрафіолетового фотошаблонування залежать від кількох постачальників, мають довгі терміни поставки і високі ціни. Також бракує кваліфікованих кадрів: США поступаються Азії у досвіді створення фабрик і підготовці інженерів.

Проте деякі аналітики вважають, що якщо Маск зосередиться на пакуванні та інтеграції ланцюгів постачання і співпрацюватиме з Samsung, Intel та іншими, то з часом зможе змінити глобальний ринок мікросхем.