Chiny przyspieszają z DUV, lecz własna litografia EUV pozostaje odległa

Chiny przechodzą od planów do pierwszych wdrożeń własnego sprzętu dla zaawansowanej produkcji półprzewodników. Krajowe maszyny immersyjnego DUV mają trafiać do odbiorców, a producent pamięci CXMT rozpoczął małoseryjną produkcję HBM3E dla projektantów układów AI w Chinach.

To istotne postępy, ale nie należy ich utożsamiać z opanowaniem litografii EUV — technologii kluczowej dla najnowocześniejszych układów logicznych. Najważniejsze jest tu rozróżnienie: immersyjny DUV może wspierać coraz bardziej zaawansowaną produkcję, lecz wymaga kompromisów procesowych; EUV jest znacznie trudniejszą platformą przemysłową.

Własne EUV: postęp nie znosi dużej luki

Frank Rohmund, szef segmentu półprzewodników Zeiss, uznał za „rozsądne założenie”, że Chiny mogą potrzebować około 15 lat na opracowanie własnych maszyn litografii EUV. Jednocześnie zaznaczył, że tempo chińskich postępów jest trudne do precyzyjnego zmierzenia. UBS przedstawia podobnie ostrożną ocenę: możliwości chińskiej litografii mają być zbliżone do poziomu ASML z 2004 r., a krajowy zamiennik EUV nie jest prawdopodobny w ciągu najbliższej dekady.

Nie oznacza to, że przez 15 lat Chiny nie zrobią postępów. Chodzi o skalę trudności: od zbudowania działającego prototypu do stworzenia niezawodnej, powtarzalnej platformy fabrycznej prowadzi długa droga. Potrzebne są m.in. optyka, źródło światła, obsługa wafli, oprogramowanie, metrologia, serwis, odpowiednia wydajność uzysku oraz zdolność produkowania samych maszyn na większą skalę.

Dlaczego połączenie ASML i Zeiss jest tak trudne do odtworzenia

ASML jest jedynym komercyjnym producentem systemów EUV. Zeiss jest wyłącznym dostawcą układów optycznych stosowanych w tych maszynach.

EUV jest niezbędne do produkcji najbardziej zaawansowanych chipów, w tym procesorów używanych w akceleratorach AI firmy Nvidia. Zeiss opisuje swoje systemy optyczne EUV jako ultradokładne zestawy luster i mechatroniki, stanowiące kluczowy element urządzeń EUV.

Dlatego wyzwanie nie sprowadza się do skonstruowania pojedynczego skanera. Konkurencyjny system EUV wymaga całego wyspecjalizowanego ekosystemu, zdolnego wytwarzać, integrować i utrzymywać ekstremalnie precyzyjne komponenty w warunkach seryjnej pracy fabryki.

DUV może sięgać dalej, ale za cenę komplikacji

Immersyjny DUV pozostaje technologią o dużym znaczeniu strategicznym. Wykorzystuje warstwę oczyszczonej wody między soczewką a waflem, co poprawia rozdzielczość. Dzięki wielokrotnemu wzorcowaniu można zejść poniżej rozmiarów uzyskiwanych w pojedynczej ekspozycji. 14

Taka ścieżka oznacza jednak więcej etapów produkcyjnych niż użycie EUV dla odpowiednich warstw układu. Pytanie nie brzmi więc wyłącznie, czy da się zademonstrować zaawansowany chip wykonany metodami DUV. Liczy się, czy można go produkować konkurencyjnie pod względem kosztu, uzysku, czasu i skali. To właśnie przewaga EUV w wiodącej logice i energooszczędnym sprzęcie AI.

„Masowa produkcja” DUV jest na razie produkcją małoseryjną

Reuters podał, że wspierany przez państwo program w Szanghaju rozpoczął produkcję krajowych maszyn immersyjnego DUV. Plan zakłada około pięciu systemów w 2026 r. i około 20 w 2027 r. Wśród pierwszych zgłaszanych klientów są SMIC, Hua Hong i CXMT. 14

Te liczby pokazują zarazem wagę i ograniczenia tego kroku:

• Znaczenie: Chiny tworzą własną opcję w klasie urządzeń kluczowej dla zaawansowanej produkcji chipów, dotąd zdominowanej przez zagranicznych dostawców.
• Ograniczenie: Pięć systemów rocznie to skala pilotażowa. Pierwsze urządzenia mają służyć walidacji na liniach produkcyjnych i nadal wymagają dalszych testów; nie oznacza to jeszcze dojrzałego wdrożenia w produkcji wielkoseryjnej. 10

Warto też ostrożnie przypisywać zasługi konkretnym firmom. Nowy program immersyjnego DUV wiązany jest ze wspieranym przez państwo producentem z Szanghaju oraz z testami sprzętu Yuliangsheng w SMIC. Osobno informowano, że SMEE produkuje seryjnie systemy DUV klasy 90 nm i rozwija model immersyjny 28 nm. Publicznie dostępne doniesienia nie potwierdzają jednak szerokiego, niezależnie zweryfikowanego wdrożenia platformy immersyjnej SMEE 28 nm na dużą skalę. 1411

W praktyce określenie „masowa produkcja” należy tu rozumieć jako początek ograniczonej produkcji, a nie osiągnięcie przez chińskie maszyny przepustowości, niezawodności, precyzji nakładania warstw, bazy zainstalowanych urządzeń czy zaplecza dostawców porównywalnych z dojrzałymi systemami ASML.

Kontrole eksportowe: ograniczenie, które wzmacnia motywację do lokalizacji

Ograniczenia eksportowe prowadzone przez USA odcięły Chiny od systemów EUV ASML. Równocześnie zwiększyły strategiczne znaczenie krajowych programów rozwoju sprzętu półprzewodnikowego.

Rohmund uważa, że dalsze rozszerzanie restrykcji na starsze narzędzia DUV mogłoby przynieść efekt przeciwny do zamierzonego. Jego zdaniem dodatkowe ograniczenia przyspieszałyby innowacje w Chinach, zamiast usuwać motywację lub zdolność do szukania krajowych alternatyw.

To argument dotyczący bodźców, a nie twierdzenie, że kontrole są bez znaczenia. Mogą one ograniczać dostęp do obecnie najlepszych urządzeń. Kontrargument polega na tym, że odcięcie także od bardziej dojrzałych narzędzi może skłonić do szybszych inwestycji w lokalne substytuty, szczególnie na dużym rynku DUV.

HBM3E od CXMT: osobny, lecz powiązany krok w łańcuchu AI

Ambicje Chin w dziedzinie chipów AI zależą nie tylko od produkcji logiki, ale też od pamięci o wysokiej przepustowości. CXMT miało rozpocząć małoseryjną produkcję HBM3E, a chińscy twórcy układów AI — w tym T-Head, jednostka projektująca chipy w grupie Alibaba, oraz Cambricon — testują tę pamięć. Firma ma planować większe zwiększenie produkcji w 2027 r. 1920

To ważny postęp, ponieważ może stworzyć krajowe źródło zaawansowanej pamięci dla chińskich akceleratorów AI. Raportowany etap nadal oznacza jednak małą skalę produkcji i kwalifikację u klientów. Według źródeł CXMT jest mniej więcej o jedną generację produktową za rozwiązaniami produkowanymi seryjnie przez czołowych globalnych producentów pamięci, a jego możliwości w dużej skali nie zostały jeszcze potwierdzone. 20

Wniosek

Chiny nie ograniczają się już do laboratoriów i planów samowystarczalności w litografii. Doniesienia o małoseryjnej produkcji immersyjnego DUV oraz testach HBM3E od CXMT wskazują, że część krajowego łańcucha dostaw zaawansowanych chipów zaczyna przechodzić w stronę wdrożeń.

Luka w EUV ma jednak znacznie głębszy charakter. Wyjątkowa pozycja ASML jako producenta skanerów oraz wyłączna rola Zeiss w dostawach optyki EUV pokazują, dlaczego zbudowanie rodzimej maszyny EUV wymaga dużo więcej niż pojedynczego przełomu technicznego. W świetle ocen Rohmunda i UBS droga Chin do konkurencyjnej, produkowanej seryjnie platformy EUV pozostaje liczona w latach — potencjalnie w ponad dekadzie — a nie w bieżącym cyklu rozbudowy produkcji DUV.