Kako kineski napredak u DUV proizvodnji čipova prijeti velikim tehnološkim kompanijama

Kineska industrija poluvodiča možda je postigla prekretnicu u izradi strojeva za proizvodnju čipova, tržištu kojim već dugo dominira nizozemski ASML Holding NV.

Prema pisanju portala The Information, državna tvrtka iz Šangaja pronašla je način za proizvodnju takozvanih alata za imerzijsku duboku ultraljubičastu litografiju (DUV), koji su sposobni proizvoditi najšire korištene čipove.

Kina nastoji postati samostalnija u proizvodnji poluvodiča i opreme za izradu čipova nakon godina sve strožih izvoznih kontrola koje su uveli SAD i njegovi saveznici. Izviješteni tehnološki skok značio bi da Kina napreduje brže nego što su vanjski promatrači očekivali, što je dovodi korak bliže smanjenju jaza s američkim i europskim konkurentima.

Prijetnja za ASML je dvostruka ako Kina bude u stanju masovno proizvoditi te DUV strojeve i koristiti ih za izradu najsloženijih čipova koji se obično oslanjaju na naprednije alate te nizozemske kompanije. Ovaj potonji uspjeh također bi predstavljao veliki problem za zapadne proizvođače čipova kao što je Nvidia Corp., jer bi kineski kupci imali manje razloga čekati na pristup ograničenim proizvodima.

Što je DUV litografija?

DUV se odnosi na duboko ultraljubičasto svjetlo (engl. deep ultraviolet) koje se koristi za projektiranje dizajna strujnih krugova na silicijske pločice (wafere) s premazom osjetljivim na svjetlo. Kroz niz koraka, uzorak otisnut na pločici postaje strujni krug na čipu.

DUV strojevi čine okosnicu moderne proizvodnje poluvodiča i koriste se za izradu čipova koji pokreću sve – od automobila i kućanskih aparata do senzora i medicinske opreme. Imerzijski DUV strojevi, tehnologija za koju The Information navodi da je Kina sada sposobna proizvesti, korak su iznad. Svjetlost se projektira kroz sloj vode između leće alata i pločice, što stroju omogućuje ispisivanje složenijih uzoraka na čipovima.

Najnapredniji litografski sustavi su strojevi za ekstremnu ultraljubičastu litografiju (EUV), koji su ključni za proizvodnju najnaprednijih čipova, kao što su Nvidijini akceleratori umjetne inteligencije i procesori za pametne telefone tvrtke Apple Inc. Ovi EUV strojevi veličine autobusa dostupni su jedino u ASML-u. Stoje više od 200 milijuna dolara po komadu, dok su imerzijski DUV strojevi bliže cijeni od 90 milijuna dolara.

Što je kočilo kinesku industriju čipova?

Kineski proizvođači čipova iznimno uvelike ovise o ASML-ovim strojevima, a Kina je do ove godine bila najveće tržište te nizozemske kompanije. Međutim, ASML se našao u središtu trgovačkog rata između SAD-a i Kine. Kako SAD nastoji zadržati svoju tehnološku prednost, pozvao je saveznike, uključujući Nizozemsku i Japan, da uvedu kontrole izvoza opreme za proizvodnju čipova, pozivajući se na rizike za nacionalnu sigurnost.

Pritisak na ASML započeo je 2019. godine kada je prva Trumpova administracija pritisnula nizozemsku vladu da zabrani prodaju ASML-ovih EUV strojeva Kini. Ograničenja izvoza porasla su pod američkim predsjednikom Joeom Bidenom jer su se proširila i na prodaju nekih ASML-ovih imerzijskih DUV strojeva. Kineski su kupci tada počeli ubrzano kupovati stariju ASML-ovu opremu.

 

Kina je u više navrata identificirala litografske strojeve kao ključno usko grlo u svojim nastojanjima da izgradi vlastiti lanac opskrbe za proizvodnju poluvodiča. Najnapredniji strojevi koje ASML trenutno smije isporučiti Kini zaostaju osam generacija za najsofisticiranijim modelom te kompanije.

Kako Kina pokušava premostiti jaz?

Shanghai Micro Electronics Equipment Group Co., državna tvrtka osnovana prije više od dva desetljeća radi vođenja istraživanja alata za litografiju, uspjela je masovno proizvesti strojeve niže klase koji domaćim ljevaonicama omogućuju izradu komercijalno najraširenijih čipova, poput onih koji se nalaze u automobilima, energetskim sklopkama, zaslonima i senzorima.

Bez pristupa EUV strojevima, kineski proizvođači čipova poput Semiconductor Manufacturing International Corp.-a koriste tehniku poznatu kao višestruko strukturiranje (engl. multi-patterning) kako bi proizveli napredne čipove pomoću imerzijskih DUV sustava. Ovaj pristup nosi sa sobom kompromise jer dodatni koraci dovode do viših troškova, manjeg prinosa ispravnih čipova i potencijalnih pogrešaka pri poravnanju.

Huawei Technologies Co. također je razvio tehniku koju naziva "LogicFolding" te tvrdi da bi mu ona do 2031. godine mogla omogućiti izradu čipova s performansama usporedivim s 1,4-nanometarskim poluvodičima – koji se koriste za pokretanje najsloženijih AI tehnologija. Iako bi to Huawei i dalje ostavilo tri ili četiri godine iza diva u proizvodnji čipova Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., značajno bi smanjilo zaostatak.

Proizvodnja imerzijskih DUV strojeva smatra se međukorakom prema većem pokušaju ovladavanja EUV tehnologijom. Kina razvija prototipove EUV strojeva uz pomoć bivših inženjera ASML-a, izvijestio je Reuters u prosincu.

Kina podržava svoju industriju čipova državnim kapitalom. Njezin takozvani "Big Fund"(Veliki fond) ulaže milijarde juana u domaće dobavljače koji proizvode ključne komponente za litografske strojeve i drugu opremu za izradu čipova.

Koje prepreke preostaju?

Ključni ispit je masovna proizvodnja. Analitičari kažu da razvoj nekoliko imerzijskih DUV strojeva nije isto što i proizvodnja alata koji se mogu pouzdano koristiti za visokoobujamsku proizvodnju. Iako kineski DUV strojevi uglavnom koriste dijelove iz domaće proizvodnje, neke ključne komponente i dalje dolaze iz Japana, navodi The Information.

Moglo bi proći od sedam do 10 godina dok Kina potpuno ne zatvori tehnološki jaz s ASML-om u litografskim strojevima, dok bi zamjena strane opreme mogla potrajati još duže, smatra Masahiro Wakasugi, analitičar Bloomberg Intelligencea.

U međuvremenu, SAD bi mogao dodatno pooštriti izvoz zapadne opreme za proizvodnju čipova. Zastupnici su u travnju predstavili nacrt zakona kojim se nastoji ograničiti prodaja svih ASML-ovih imerzijskih DUV strojeva Kini i spriječiti inženjere te kompanije da servisiraju tu tehnologiju.