Η Κίνα βρίσκεται ένα βήμα πριν αποκτήσει την ικανότητα μαζικής παραγωγής προηγμένων μικροτσίπ των 5 νανομέτρων (nm), σύμφωνα με πληροφορίες που προέρχονται από τον μεγαλύτερο κατασκευαστή ημιαγωγών της χώρας, την SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation). Ωστόσο, παρά την τεχνολογική πρόοδο, ένα σοβαρό τεχνικοοικονομικό πρόβλημα απειλεί να καθυστερήσει ή και να υπονομεύσει την ανταγωνιστικότητα αυτής της προσπάθειας.
Η SMIC εργάζεται εδώ και τουλάχιστον δύο χρόνια στην ανάπτυξη δικής της τεχνολογίας φωτολιθογραφίας για την κατασκευή chip των 5 nm, χρησιμοποιώντας εξοπλισμό βαθιάς υπεριώδους ακτινοβολίας (DUV). Τον Φεβρουάριο του 2024, η Financial Times ανέφερε ότι δύο ειδικοί της βιομηχανίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων επιβεβαίωσαν πως η εταιρεία πλησιάζει στην ολοκλήρωση των διεργασιών βελτιστοποίησης της παραγωγής.
Αν το εγχείρημα είχε αποδώσει νωρίτερα, πιθανώς θα είχαμε ήδη δει στην αγορά συσκευές της Huawei ή άλλων πελατών της SMIC με τα νέα chip. Παρ’ όλα αυτά, φαίνεται πως η τεχνολογία βρίσκεται πλέον σε ώριμο στάδιο και η μαζική παραγωγή αναμένεται να ξεκινήσει σύντομα.
Το μεγάλο αγκάθι για την SMIC, σύμφωνα με τον Dr. Kim, ειδικό στην κατασκευή ημιαγωγών με εμπειρία στη Samsung και νυν ερευνητή στην TSMC στις ΗΠΑ, είναι η εξαιρετικά χαμηλή απόδοση ανά wafer, δηλαδή το ποσοστό των chip που λειτουργούν σωστά μετά την κατασκευή τους. Η SMIC φέρεται να έχει απόδοση κάτω από 30%, τη στιγμή που μια νέα τεχνολογία θεωρείται βιώσιμη όταν υπερβαίνει το 70%.
Αυτό το ποσοστό θεωρείται πολύ χαμηλό, ειδικά αν αναλογιστεί κανείς ότι ακόμη και τα πρώτα στάδια ανάπτυξης ενός νέου τεχνολογικού κόμβου συνήθως κινούνται γύρω στο 50%. Η χαμηλή απόδοση συνεπάγεται αυξημένο κόστος, περιορισμένη διαθεσιμότητα chip και δυσκολία στην κερδοφορία.
Η κύρια αιτία για τη μειωμένη απόδοση είναι η τεχνική που χρησιμοποιεί η SMIC: πολλαπλή έκθεση (multiple patterning). Αυτή η μέθοδος, που εφαρμόζεται για περισσότερα από 18 μήνες και στην κατασκευή chip των 7 nm, περιλαμβάνει την επανειλημμένη χάραξη του ίδιου μοτίβου στον δίσκο, προκειμένου να αυξηθεί η ανάλυση της φωτολιθογραφικής διαδικασίας.
Η τεχνική είναι αποτελεσματική, αλλά εξαιρετικά πολύπλοκη και ευάλωτη σε σφάλματα. Το αποτέλεσμα είναι η σημαντική μείωση της παραγωγικότητας και η αύξηση του κόστους. Ωστόσο, η SMIC δεν έχει πολλές εναλλακτικές, καθώς οι αμερικανικές και ολλανδικές κυρώσεις δεν της επιτρέπουν την αγορά των εξαιρετικά εξελιγμένων μηχανημάτων ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας (EUV) της ολλανδικής ASML, τα οποία είναι σχεδιασμένα ειδικά για την κατασκευή chip σε τεχνολογικούς κόμβους 7 nm ή μικρότερους.
Οι περιορισμοί αυτοί εντάσσονται σε ένα ευρύτερο πλαίσιο τεχνολογικού ανταγωνισμού και γεωπολιτικής αντιπαλότητας μεταξύ ΗΠΑ και Κίνας. Ο αποκλεισμός της Κίνας από κρίσιμες τεχνολογίες αιχμής έχει στόχο την επιβράδυνση της τεχνολογικής της αυτονομίας και της προόδου της στον στρατηγικό τομέα των ημιαγωγών.
Παρά τις κυρώσεις, η SMIC επιχειρεί να παρακάμψει τα εμπόδια με καινοτόμες, αν και περιορισμένης απόδοσης, τεχνικές. Το γεγονός ότι κατάφερε να φτάσει σε επίπεδο παραγωγής 5 nm με DUV τεχνολογία αποτελεί από μόνο του τεχνολογικό επίτευγμα, αλλά η οικονομική του βιωσιμότητα παραμένει ζητούμενο.
Η μακροπρόθεσμη λύση για την SMIC, τη Huawei και το σύνολο της κινεζικής βιομηχανίας ημιαγωγών είναι η ανάπτυξη δικής τους τεχνολογίας EUV. Οι προσπάθειες προς αυτή την κατεύθυνση είναι ήδη σε εξέλιξη, όμως η δημιουργία ενός αντίστοιχου συστήματος με εκείνο της ASML θεωρείται εξαιρετικά πολύπλοκη και χρονοβόρα. Χρειάζεται εκτεταμένη τεχνογνωσία, σημαντική επένδυση σε έρευνα και ανάπτυξη, καθώς και πρόσβαση σε εξειδικευμένα υλικά και εξαρτήματα.
[via]
