Китай шокирует мир освоением так называемого 3-нм техпроцесса

В Китае полным ходом идет освоение технологии производства микросхем с техпроцессом 3 нанометра, пишет Nikkei Asia Review. Это самый современный стандарт, на который мировая индустрия перешла лишь осенью 2023 г. благодаря тайваньской TSMC, а самих микросхем, произведенных по этим нормам, и вовсе, можно сказать, нет. Только Apple со своим процессором А17 ступила на эту территорию.

В Китае над 3-нанометровой топологией ускоренными темпами работает компания SMIC. Это крупнейший в КНР и один из крупнейших в мире контрактный производитель микросхем, который, стоит отметить, на протяжении нескольких лет находится под американскими санкциями. Как именно SMIC получила доступ к 3 нанометрам и соответствующему оборудованию, Китай не раскрывает, но для страны это поистине гигантский шаг. Всего год назад, в сентябре 2022 г., на вооружении SMIC были максимум 14-нанометровые нормы.

Наличие SMIC в санкционном списке США автоматически означает, что компании официально полностью закрыт доступ к современному оборудованию для литографии, притом как к американскому (Applied Materials), так и к европейскому (ASML, Голландия). Тем не менее, SMIC с лета 2022 г. очень интересовалась 7-нанометровой топологией, а в декабре 2023 г. выяснилось, что ей вполне по силам выпускать и 5-нанометровые чипы.

Как пишет портал Gizmochina, свои изыскания SMIС проводит собственными силами – исследованиями занимается группа специалистов, составленная из сотрудников компании. Во главе команды стоит генеральный директор компании Лян Монг-Сонг (Liang Mong-Song), известный ученый в сфере полупроводников.

Что очень важно, глава группы ученых имеет опыт работы и в TSMC, и в Samsung. Нельзя исключать, что полученные навыки и знания он активно применяет, чтобы приблизить SMIC к 3 нанометрам. Gizmochina пишет, что его считают одним из самых блестящих умов в полупроводниковой промышленности. В частности, таковым его считает Дик Терстон (Dick Thurston), бывший главный юрисконсульт TSMC.

Санкционная политика США хоть и оказала сильное давление на китайскую ИТ-индустрию, но все же не сумела полностью остановить прогресс SMIC в разработке передовых чипов, выходящих за рамки 7-нанометрового техпроцесса. Возможно, это серьезно замедлило работу компании, но совокупность факторов работает в ее пользу в преодолении проблем, пишет Gizmochina.

SMIC в настоящее время является пятым по величине контрактным производителем микросхем в мировой отрасли. Компания потеряла доступ к передовым инструментам производства пластин, что серьезно ограничило ее возможности по внедрению новых технологических процессов. В результате санкций компания SMIC не смогла получить от ASML инструменты для литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV). Однако для своего узла 7-нм второго поколения он полагался исключительно на литографию в глубоком ультрафиолете (DUV). Это более старая технология в сравнении с EUV, и Запад не так пристально следит за поставками в КНР соответствующего оборудования

По данным портала Tom’s Hardware, на фоне санкций самое передовое оборудование для литографии, имеющееся на руках у SMIC – это машины ASML Twinscan NXT:2000i. Они способны выполнять травление с разрешением до 38 нм. Если задействовать двойную фотомаску, то возможностей такой аппаратуры будет более чем достаточно для выпуска 7-нанометровых микросхем. Для сравнения, Intel с огромным трудом перешла на 10 нм и пока не планирует осваивать более тонкие техпроцессы на своих заводах.

Однако установки ASML Twinscan NXT:2000i едва ли можно приспособить для выпуска 5- и тем более 3-нанометровых чипов. По данным самой ASML, для первых шаг травления нужно уменьшить до 30-32 мм, а для вторых – и вовсе до 21-24 нм, и тут без экстремального ультрафиолета уже не обойтись.

Но аппаратно-санкционные ограничения в данном случае можно обойти, и китайский аналог российского параллельного импорта для этого не потребуется. Tom’s Hardware пишет, что можно прибегнуть к технологии мультимасштабирования с использованием нескольких последовательных масок. Это в значительной степени усложняет процесс производства микросхем, но позволяет добраться до предельно тонких техпроцессов без использования оборудования EUV.

Ввиду санкций тройное, четверное и даже пятикратное паттернирование – это, вероятно, единственный для SMIC в частности и Китая в общем способ выпускать 5- и 3-нанометровые микросхемы без контрабандного импорта EUV-установок из США и Европы. Дик Терстон полагает, что за счет мультимасштабирования SMIC еще не начал массовый выпуск 5-нанометровых чипов, то вот-вот начнет.

Напомним читателям, что ниже нескольких десятков нанометров реальные минимальные размеры транзисторных структур на пластинах имеют мало общего с растиражированными маркетинговыми названиями техпроцессов. То есть, грубо говоря, разница между 7-нм, 5-нм, 3-нм техпроцессами отнюдь не пропорциональна этим цифрам и не отражается пропорционально в плотности размещения транзисторов на кристалле (числе транзисторов на чипе) и может заключаться лишь в небольшой модификации отдельных литографических процедур того же давно известного 14-нм или 10-нм техпроцессов (тоже по факту очень близких между собой). Поэтому производитель может выдавать за свой 5-нм или 3-нм техпроцесс, по факту, почти всё, что угодно.