Kiinan EUV-ero mitataan yhä vuosikymmenissä, mutta AI-muistin kehitys etenee nopeammin

Kiinan puolijohdeohjelmassa kulkee rinnakkain kaksi hyvin eritahtista hanketta. Kotimaisen, kansainvälisesti kilpailukykyisen EUV-litografiajärjestelmän rakentaminen on pitkän aikavälin haaste. AI-kiihdyttimissä tarvittavan muistin toimitusvarmuuden parantaminen voi edetä huomattavasti nopeammin.

Zeiss Semiconductor Manufacturing Technologyn johtaja Frank Rohmund on pitänyt 15 vuotta kohtuullisena arviona siitä, kuinka kauan Kiinalta voisi kulua EUV-litografiakoneiden kehittämiseen. UBS:n analyysi on päätynyt samansuuntaiseen johtopäätökseen: kaupallisesti kilpailukykyiseen kokonaisuuteen on matkaa vähintään vuosikymmen. Arviot eivät ole tarkkoja määräaikoja, mutta niiden viesti on sama: laboratoriodemonstraatio ja ASML:n tasoinen tuotantolaitteisto ovat kaksi eri asiaa.

EUV on kokonainen tuotantojärjestelmä

EUV-litografia ei ole vain yksi skanneri. Kilpailukykyinen järjestelmä edellyttää luotettavaa valonlähdettä, äärimmäisen tarkkaa optiikkaa, maskeja ja pellicle-suojakalvoja, kontaminaationhallintaa, mittaustekniikkaa, ohjelmistoja, huolto-organisaatiota sekä toimitusketjua, joka pystyy tukemaan suurivolyymisiä sirutehtaita.

Kaupallinen rima on korkea. Laitteen on pystyttävä toistettavasti tuottamaan riittävä läpimeno, kohdistustarkkuus, käyttöaste ja valmistussaanto asiakkaan tuotannossa. Siksi mahdollinen kotimainen EUV-prototyyppi ei vielä yksin kaventaisi kuilua ASML:n tuotantoalustaan.

DUV-kehitys on merkittävää, mutta se ei ole EUV

Kiinassa on raportoitu edistystä immersio-argonfluoridiin perustuvassa syväultraviolettilitografiassa eli immersio-DUV:ssa. Shanghai Micro Electronics Equipmentin (SMEE) työhön on liitetty laitteita, jotka tähtäävät noin 28 nanometrin luokkaan. Kyse on tärkeästä kyvykkyydestä, sillä immersio-DUV:lla voidaan valmistaa myös kehittyneempiä rakenteita monikuvioinnin avulla.

Monikuviointi tarkoittaa kuitenkin useampia valotuksia, maskeja ja prosessivaiheita. Se lisää käytännössä prosessin monimutkaisuutta sekä voi kasvattaa kustannuksia ja saantoriskiä verrattuna EUV:n käyttöön niillä kerroksilla, joille EUV soveltuu. Raportoitu DUV-välitavoite ei myöskään vielä todista ASML:n vakiintuneiden järjestelmien kaltaista tuottavuutta, luotettavuutta tai suurivolyymistä tuotantokäyttöä.

Ero on olennainen: Kiina voi kasvattaa omaa tuotantokapasiteettiaan ja pienentää riippuvuuttaan ulkomaisista laitteista ilman, että se heti saavuttaa kaikkein edistyneimmässä logiikkasirutuotannossa käytettävän teknologian tason.

Vientirajoitukset hidastavat pääsyä kärkeen, mutta vahvistavat myös kotimaista kannustinta

Rajoitukset ovat estäneet ASML:n EUV-järjestelmien viennin Kiinaan ja kiristäneet pääsyä myös kehittyneimpiin immersio-DUV-laitteisiin. Tämä rajoittaa Kiinan lähivuosien mahdollisuuksia hankkia edistyneimmässä tuotannossa käytettäviä välineitä.

Rohmundin peruste vastustaa rajoitusten laajentamista vanhempiin, niin sanottuihin legacy-DUV-järjestelmiin on sekä taloudellinen että strateginen. Kypsiä valmistusprosesseja palvelevia laitteita tarvitaan monenlaisissa siviilikäytön siruissa. Laajemmat rajoitukset heikentäisivät laitetoimittajien myyntiä ja samalla lisäisivät Kiinan kannustinta korvata ulkomaiset koneet kotimaisilla vaihtoehdoilla.

Tämän tulkinnan mukaan vientivalvonta voi viivästyttää Kiinan pääsyä teknologian kärkeen, mutta se ei poista motiivia kehittää korvaavia ratkaisuja. Ratkaisevaa on, pystyvätkö kiinalaiset toimittajat muuttamaan investoinnit ja prototyypit luotettaviksi, suurivolyymisiksi tuotantolaitteiksi.

CXMT:n HBM3E on strateginen askel nopeammalla aikataululla

Muistisirujen puolella kehitys kulkee eri rataa. ChangXin Memory Technologiesin (CXMT) on raportoitu aloittaneen HBM3E-muistin pienimuotoisen tuotannon ja toimittaneen komponentteja testattavaksi kotimaisille AI-sirukehittäjille, kuten Alibaban T-Head-yksikölle ja Cambriconille. Määrät ovat toistaiseksi rajallisia, eikä yhtiön kyvykkyyttä tuotannollisessa mittakaavassa ole vielä osoitettu. 810

Kyse on siis strategisesti merkittävästä kehitysaskeleesta, ei vielä tasavertaisesta kilpailuasetelmasta alan johtajiin nähden. Samsung, SK hynix ja Micron ovat säilyttäneet vahvan asemansa kehittyneessä HBM-muistissa, ja raporttien mukaan CXMT tavoittelee tuotannon kasvattamista alkuvaiheen pienten erien jälkeen. 68

Kiinalaisille AI-kiihdyttimien kehittäjille jo varhainen kotimainen vaihtoehto voi vähentää toimitusketjuriippuvuutta ja avata väylän komponentin hyväksyntätesteihin. Samsungiin ja SK hynixiin kohdistuva välitön kilpailuvaikutus painottuu todennäköisemmin Kiinan markkinaan kuin koko maailman premium-HBM-markkinaan.

Mitä kannattaa seurata seuraavaksi?

Kiinan sirukykyä ei kannata arvioida yhdellä luvulla tai yksittäisellä otsikolla. Litografiassa etäisyys kilpailukykyiseen EUV-ekosysteemiin on yhä suuri: Rohmundin ja UBS:n esittämien arvioiden perusteella noin vuosikymmen tai enemmän. AI-muistissa CXMT:n HBM3E-hanke puolestaan osoittaa, että Kiina voi edetä tietyissä toimitusketjun osissa nopeammin.

Seuraava ratkaiseva näyttö ei ole yksittäinen prototyyppi-ilmoitus. Olennaista on jatkuva näyttö saannoista, luotettavuudesta, asiakashyväksynnöistä ja valmistuksen mittakaavasta – niin SMEE:n DUV-laitteissa, mahdollisessa tulevassa kiinalaisessa EUV-alustassa kuin CXMT:n HBM-tuotannossakin.