จีนเริ่มผลิตเครื่อง Immersion DUV แต่ยังห่างจาก EUV ระดับแนวหน้าราว 15 ปี

จีนกำลังก้าวสู่ระยะใหม่ของความพยายามพึ่งพาตนเองด้านเซมิคอนดักเตอร์ รายงานระบุว่าบริษัทในประเทศเริ่มนำเครื่องลิโทกราฟีแบบ Immersion DUV เข้าสู่การผลิตปริมาณจำกัด ขณะที่ CXMT เริ่มผลิตหน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง HBM3E ในปริมาณเล็กน้อยสำหรับผู้พัฒนาชิป AI ของจีน

ทั้งสองเรื่องเป็นหมุดหมายที่มีนัยสำคัญ แต่ไม่ควรตีความว่า จีนปิดช่องว่างด้านเครื่องลิโทกราฟี EUV ซึ่งเป็นเทคโนโลยีแกนกลางของการผลิตชิปตรรกะระดับแนวหน้าของโลกได้แล้ว

EUV ยังเป็นโจทย์ระยะยาว

Frank Rohmund หัวหน้าธุรกิจเซมิคอนดักเตอร์ของ Zeiss ระบุว่า การคาดว่าจีนอาจต้องใช้เวลาราว 15 ปี เพื่อพัฒนาอุปกรณ์ลิโทกราฟี EUV ของตนเองนั้นเป็น “สมมติฐานที่สมเหตุสมผล” แม้เขาจะย้ำว่าความเร็วของความก้าวหน้าวัดได้ยาก ขณะที่ UBS ประเมินอย่างระมัดระวังในทิศทางเดียวกัน โดยมองว่าขีดความสามารถด้านลิโทกราฟีของจีนใกล้เคียงกับ ASML ในปี 2004 และจีนไม่น่าจะทดแทน EUV ด้วยผลิตภัณฑ์ในประเทศได้ภายในทศวรรษหน้า

นี่ไม่ใช่คำทำนายว่าจีนจะหยุดพัฒนาไป 15 ปี แต่สะท้อนความยากในการเปลี่ยนแนวคิดหรือเครื่องต้นแบบให้กลายเป็นแพลตฟอร์มการผลิตที่ทำงานได้สม่ำเสมอในโรงงานจริง ทั้งระบบออปติก แหล่งกำเนิดแสง การจัดการเวเฟอร์ ซอฟต์แวร์ การวัดตรวจสอบ การบำรุงรักษา อัตราผลผลิต และกำลังการผลิต

ทำไม ASML และ Zeiss จึงตามให้ทันได้ยาก

ASML เป็นผู้ผลิตเครื่อง EUV เชิงพาณิชย์เพียงรายเดียวของโลก ส่วน Zeiss เป็นผู้จัดหาอุปกรณ์ออปติกสำหรับระบบ EUV ของ ASML แต่เพียงผู้เดียว

EUV มีความสำคัญต่อการผลิตชิปที่ล้ำหน้าที่สุด รวมถึงชิปประมวลผลในตัวเร่ง AI ของ Nvidia โดย Zeiss อธิบายว่าระบบออปติก EUV ของบริษัทเป็นชุดกระจกความเที่ยงตรงสูงร่วมกับระบบเมคคาทรอนิกส์ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของเครื่อง EUV

ดังนั้น ความท้าทายไม่ได้อยู่ที่การออกแบบเครื่องสแกนเนอร์เพียงเครื่องเดียว แต่คือการสร้างระบบนิเวศอุตสาหกรรมเฉพาะทางที่ผลิตและบูรณาการชิ้นส่วนความแม่นยำสูงมากได้ รวมถึงทำให้ระบบเหล่านั้นทำงานต่อเนื่องในโรงงานที่ผลิตชิปจำนวนมาก

DUV ไปต่อได้ แต่มีต้นทุนและความซับซ้อน

Immersion DUV ยังเป็นเทคโนโลยีที่มีความสำคัญเชิงยุทธศาสตร์ โดยใช้ชั้นน้ำบริสุทธิ์คั่นระหว่างเลนส์กับเวเฟอร์เพื่อเพิ่มความละเอียด และสามารถใช้เทคนิคการทำลวดลายหลายรอบ (multiple patterning) เพื่อก้าวข้ามข้อจำกัดของการฉายแสงครั้งเดียวได้ 14

อย่างไรก็ดี เส้นทางนี้ต้องเพิ่มขั้นตอนการผลิตมากกว่าการใช้ EUV ในชั้นวงจรที่เกี่ยวข้อง คำถามจึงไม่ใช่เพียง “ผลิตชิปได้หรือไม่” แต่คือสามารถผลิตได้ด้วยต้นทุน อัตราผลผลิต ความเร็ว และปริมาณที่แข่งขันได้หรือไม่ นั่นคือข้อได้เปรียบของ EUV สำหรับชิปตรรกะระดับแนวหน้าและฮาร์ดแวร์ AI ที่ต้องการประสิทธิภาพพลังงานสูง

ความคืบหน้า Immersion DUV ของจีน: เริ่มผลิตแล้ว แต่ยังปริมาณน้อย

Reuters รายงานว่าโครงการที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐในเซี่ยงไฮ้เริ่มผลิตเครื่อง Immersion DUV ที่พัฒนาในประเทศ โดยมีแผนผลิตประมาณ 5 ระบบในปี 2026 และราว 20 ระบบในปี 2027 ลูกค้ากลุ่มแรกที่มีรายงานชื่อ ได้แก่ SMIC, Hua Hong และ CXMT 14

ตัวเลขดังกล่าวบอกทั้งความสำคัญและข้อจำกัดของความคืบหน้านี้

• ความสำคัญ: จีนกำลังสร้างทางเลือกภายในประเทศสำหรับเครื่องมือประเภทที่มีความสำคัญต่อการผลิตชิปขั้นสูง และเคยถูกครองตลาดโดยผู้จัดหาต่างชาติเป็นเวลานาน
• ข้อจำกัด: การผลิต 5 ระบบต่อปีเป็นการเร่งผลิตระดับเริ่มต้น รายงานระบุว่าเครื่องล็อตแรกมีเป้าหมายเพื่อยืนยันการทำงานบนสายการผลิต และยังต้องผ่านการทดสอบเพิ่มเติม ไม่ได้หมายความว่าเข้าสู่การใช้งานเต็มรูปแบบในโรงงานผลิตปริมาณสูงแล้ว 10

การระบุเครดิตให้แต่ละบริษัทยังต้องระมัดระวัง โครงการ Immersion DUV ใหม่นี้เชื่อมโยงกับผู้ผลิตที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐในเซี่ยงไฮ้ และการทดสอบเครื่องของ Yuliangsheng ที่ SMIC ขณะที่ SMEE มีรายงานแยกต่างหากว่าผลิตเครื่อง DUV ระดับ 90 นาโนเมตรแล้ว และกำลังพัฒนาเครื่อง Immersion รุ่น 28 นาโนเมตร ข้อมูลสาธารณะยังไม่ยืนยันอย่างกว้างขวางและเป็นอิสระว่าแพลตฟอร์ม Immersion 28 นาโนเมตรของ SMEE ถูกใช้งานผลิตปริมาณสูงแล้ว 1411

กล่าวอีกแบบคือ คำว่า “ผลิตจำนวนมาก” ในกรณีนี้ควรเข้าใจว่าเป็น จุดเริ่มของการผลิตแบบจำกัด ไม่ใช่การมีอัตราการผลิต ความน่าเชื่อถือ ความแม่นยำในการจัดแนว ฐานติดตั้ง หรือระบบซัพพลายเออร์ทัดเทียมเครื่องของ ASML ที่พิสูจน์ตัวเองมาแล้ว

มาตรการควบคุมการส่งออก: อุปสรรคที่ยิ่งเพิ่มแรงจูงใจให้พัฒนาเอง

มาตรการควบคุมการส่งออกที่นำโดยสหรัฐฯ ทำให้จีนไม่สามารถเข้าถึงเครื่อง EUV ของ ASML และเพิ่มความสำคัญเชิงยุทธศาสตร์ของโครงการพัฒนาเครื่องจักรภายในประเทศ

Rohmund เห็นว่าหากขยายข้อจำกัดไปยังเครื่อง DUV รุ่นเก่าหรือรุ่นเดิมมากขึ้น อาจให้ผลตรงกันข้าม เพราะจะเร่งนวัตกรรมในจีน แทนที่จะลดแรงจูงใจหรือความสามารถของจีนในการหาทางเลือก

นี่เป็นข้อโต้แย้งเรื่องแรงจูงใจ ไม่ได้หมายความว่ามาตรการควบคุมไร้ผล มาตรการเหล่านี้ยังจำกัดการเข้าถึงอุปกรณ์ชั้นนำในปัจจุบันได้ แต่หากตัดการเข้าถึงเครื่องรุ่นเก่ามากขึ้น ก็อาจผลักดันให้เกิดการลงทุนเพื่อทดแทนด้วยเครื่องในประเทศเร็วขึ้น โดยเฉพาะในตลาด DUV ที่มีขนาดใหญ่

HBM3E ของ CXMT คืออีกก้าวของห่วงโซ่ AI จีน

ความทะเยอทะยานด้านชิป AI ของจีนไม่ได้ขึ้นกับการผลิตชิปตรรกะเท่านั้น แต่ยังต้องอาศัยหน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง หรือ HBM ด้วย รายงานระบุว่า CXMT เริ่มผลิต HBM3E ในปริมาณเล็กน้อยแล้ว โดยผู้พัฒนาชิป AI จีนอย่าง T-Head ของ Alibaba และ Cambricon กำลังทดสอบหน่วยความจำดังกล่าว และบริษัทตั้งเป้าเพิ่มกำลังการผลิตในปี 2027 1920

ความคืบหน้านี้มีความหมาย เพราะอาจสร้างแหล่ง HBM ภายในประเทศสำหรับตัวเร่ง AI ของจีนได้ แต่สถานะปัจจุบันยังอยู่ที่การผลิตขนาดเล็กและการรับรองคุณสมบัติกับลูกค้า รายงานจากแหล่งข่าวระบุว่า CXMT ตามหลังผลิตภัณฑ์ที่ผู้ผลิตหน่วยความจำชั้นนำของโลกผลิตจำนวนมากอยู่ราวหนึ่งเจเนอเรชัน และความสามารถในการผลิตในระดับใหญ่ยังไม่ผ่านการพิสูจน์ 20

บทสรุป

จีนไม่ได้อยู่แค่ในขั้นแผนงานหรือห้องทดลองอีกต่อไป การผลิต Immersion DUV ปริมาณจำกัดและการทดสอบ HBM3E ของ CXMT ชี้ว่าบางส่วนของห่วงโซ่อุปทานชิปขั้นสูงภายในประเทศเริ่มขยับสู่การใช้งานจริง

แต่ช่องว่างด้าน EUV ลึกกว่านั้นมาก ตำแหน่งผู้ผลิตเครื่องสแกนเนอร์ EUV เพียงรายเดียวของ ASML และบทบาทผู้จัดหาออปติก EUV แต่เพียงผู้เดียวของ Zeiss สะท้อนว่า เครื่อง EUV ที่ผลิตเองต้องอาศัยมากกว่าความก้าวหน้าทางเทคนิคเพียงจุดเดียว จากการประเมินของ Rohmund และ UBS เส้นทางของจีนสู่แพลตฟอร์ม EUV ที่แข่งขันได้และผลิตได้จำนวนมาก ยังต้องวัดเป็นปี—และอาจนานกว่าทศวรรษ—ไม่ใช่รอบการผลิต DUV ในปัจจุบัน