Loni se objevily informace o čínském 5nm výrobním procesu od společnosti SMIC (byť možná bude mít blíž k vylepšené generaci 7nm technologie, kterou mělo SMIC dříve plánovanou). Tyto snahy o čínskou soběstačnost ve špičkových výrobních procesech budou pokračovat. SMIC nyní plánuje dokonce i 3nm výrobní proces. Západní sankce ale mají vliv – pokud se firmě podaří takovou technologii vyvinout, výroba dost možná bude ekonomicky nevýhodná.
Korejský web Joongang píše, že SMIC má aktuálně v roadmapě další pokročilejší procesy, a jeho (alespoň nominálně) 5nm proces není tedy vrcholem jeho snah. Momentálně se firma snaží tuto technologii uvést do masové výroby pro potřeby Huawei, která je pod americkými sankcemi a potřebuje továrnu, kde by mohla vyrábět SoC pro telefony, ale i serverové procesory nebo AI akcelerátory. Paralelně ale běží výkon pokročilejší technologie.
SMIC už údajně má tým, který vyvíjí 3nm proces. Je asi dobré připomenout, že toto označení nemusí znamenat, že technologie bude na kvalitativně stejné úrovni jako 3nm technologie TSMC nebo Samsungu, tato označení jsou vždy trochu arbitrární. Stejně jako u 7nm/5nm technologie SMIC je proces vyvíjený tak, aby se obešel bez použití EUV strojů, které dodává nizozemská firma ASML. Ta respektuje sankce na SMIC a další čínské firmy, takže tato technologie, která usnadňuje výrobu čipů s menšími strukturami, nebude čínskému foundry výrobci přístupná.
Místo toho je použitá stejná imerzní litografie pomocí „DUV“, tedy hlubokého ultrafialového záření, které by mělo mít vlnovou délku 193 nm (je produkováno argon-fluorovými excimerovými lasery). Obvykle se uvádí, že tato technologie běžně zvládá optickou litografií vytvářet struktury do velikosti zhruba 50nm, což vzdor rozdílu jednoho řádu je zhruba v zóně 10nm–7nm technologií. Na titěrnější (lepší) rozlišení se ale dá dostat vícenásobnou expozicí, kdy se potřebná struktura vytvoří jako průnik několika částečných mezikroků. To je právě cesta, kterou se SMIC vydává.
Celkem běžná a ostatními výrobci používaná je, nebo byla dvojitá expozice (double-patterning), ale SMIC zřejmě potřebuje alespoň čtyřnásobnou expozici. Ačkoliv se tedy firma vyhne komplexitám EUV technologie, zase čelí značnému nárůstu komplexity na této rovině, jak se snaží potřebu EUV strojů obejít, či alespoň oddálit. Potřebuje výrazně více masek a výrazně více kroků při výrobě, což ji prodlužuje a prodražuje.
EUV je drahé, ale být bez něj je ještě dražší
Podle zpráv citovaných Joongangem má z těchto důvodů SMIC už nyní čelit problémům se špatnou výtěžností a poměrně vysokými výrobními náklady. Ty stoupají i u špičkových výrobních procesů globálních výrobců včetně TSMC, ovšem SMIC by to zřejmě mohlo mít bez EUV technologie ještě horší.
Práce v cleanroomu polovodičové továrny SMIC
Již na 5nm procesu jsou údajně výrobní náklady SMIC o 50 % vyšší, než jaké má TSMC. Polovodičová výroba nemá přitom zas tak vysoké marže v porovnání s tím, kolik pak často vydělávají výrobci čipů, jako je Nvidia (zajímavý zisk se realizuje spíše až díky velkému měřítku výroby), takže toto bude problém.
Sankce SMIC nezastavily, ale mohou ho učinit nekonkurenceschopným
Zdá se tedy, že sankce mají svůj efekt, přestože se ze zpráv o vyvinutí 5nm a 3nm procesu na první pohled může zdát, že se minuly účinkem. Něco jiného je totiž dokázat technologicky vyrobit čip a dokázat ho vyrábět ve velkých sériích spolehlivě a dostatečně levně.
SMIC se kvůli této drahé výrobě uchází o státní dotace, které by s výrobou pomáhaly a které mají prý být dost vysoké. Vzhledem k tomu, že firma poskytuje lokálně dostupnou stále relativně špičkovou technologii, pravděpodobně Čína bude s financováním štědrá. Nicméně pokud budou nejmodernější procesy muset být dotované kvůli setrvale vyšším cenám výroby, pak se SMIC zřejmě nebude moci příliš rozvíjet co do měřítka výroby, protože pro většinu komerčních klientů asi zůstane výhodnější vyrábět mimo Čínu v TSMC nebo u Samsungu. Špičkové procesy budou dostupné pro čínské státní nebo vojenské projekty a firmy pod sankcemi, jako je Huawei. Ale pokud nebude SMIC konkurenceschopné na volném trhu, nebude moci nabrat takovou ekonomickou škálu jako TSMC a reálně jeho pozici a technologické vedení ohrozit.
3nm proces až za několik let
Joongang také uvádí, že příchod 3nm technologie do praxe je zřejmě ještě několik let vzdálený a určitě takové čistě čínské čipy budou komerčně dostupné až dlouho poté, co TSMC (a nejspíš i jeho konkurenti Samsung a Intel) již bude mít modernější procesy.
Pro nejbližší roky se údajně SMIC bude soustředit hlavně na to, aby dokázala uspokojit potřeby Huawei svým 5nm procesem. Ten asi také ještě není ve všech ohledech dozrálý a firma musí nejen budovat kapacity, ale také zlepšovat jeho kvalitu, výtěžnost a cenu. Podle této zprávy se tedy zdá, že čínský foundry výrobce není v technologickém závodu o nejmodernější výrobní technologie čipů až tak blízko čelu pelotonu, jak se může zdát na první pohled.
Zdroje: TechPowerUp, Joongang
