Проклятие литографов: что мешает электронике Китая активно развиваться
На днях Китайская ассоциация науки и технологий (CAST) перечислила проблемы, с которыми сталкивается страна в полупроводниковой промышленности. Их немало, включая дефицит квалифицированных кадров, сложности с логистикой и давление торговых санкций. Но основная проблема — отсутствие современных литографов и возможности производить их внутри страны.
Индустрия развивается, но есть одна неприятность
Если говорить о любых проблемах индустрии, кроме литографов, то КНР более-менее успешно их решает. Несколько лет назад правительство КНР разработало программу развития электронной отрасли, выделив более триллиона долларов США на эти нужды. Государственный проект называется Made in China 2025. Средства выделяются постепенно, поддержка направляется крупнейшим профильным компаниям — например, Alibaba Group, Huawei Technologies Co. Ltd, SenseTime Group Ltd.
Все это дает плоды. Китай продолжает увеличивать объемы выпускаемых интегральных микросхем — даже в условиях жестких санкций со стороны США. Результаты известны — например, в марте 2023 года производство полупроводников увеличилось сразу на 28,4%. В абсолютном значении это 36,2 млрд различных электронных компонентов. В I квартале 2024 года было выпущено почти 100 млрд чипов — это на 40% больше, чем в последнем квартале 2023 г.
По мнению экспертов из TrendForce, к 2027 году доля Китая в глобальном производстве чипов достигнет 39%. Прежде всего речь идет о поставках так называемых «зрелых» микросхем, то есть тех, что выпущены по технологиям прошлых лет. Это 28-нм и менее современные техпроцессы.
Здесь и кроется основная проблема — отсутствие доступа у КНР к новым литографам, которые нужны для выпуска современных чипов. Решить ее не так просто, но Китай очень старается.
Немного подробностей
Объем внутреннего производства инструментов для изготовления чипов в Китае для полупроводниковой индустрии — около 20%. Отечественные инструменты для литографии составляют менее 1% (по сравнению с 93% ASML на мировом рынке).
Китайские компании уже закупили большое количество литографов. Они умудряются покупать их и сейчас, несмотря на санкции, но оптовые закупки все равно невозможны. Договоры относительно приобретения литографов привлекают большое внимание со стороны регуляторов.
Проблема здесь не только в том, что литографы недоступны напрямую. Но и в том, что поставщики таких систем не могут заниматься ремонтом и обслуживанием машин, которые были проданы в Поднебесную раньше. Тоже из-за торговых санкций. Если такая система выходит из строя, починить ее либо некому, либо ремонт длится дольше, чем нужно. Причем далеко не факт, что под рукой окажется запчасть, которая нужна для восстановления, ведь их поставки в Китай тоже запрещены.
Выход есть
Китайские компании ищут способы производить собственные литографы, и у некоторых из них неплохо получается. Так, в конце 2023 года Shanghai Micro Electronics Equipment Group (SMEE) анонсировала создание первого китайского литографического сканера, предназначенного для выпуска чипов по 28-нм техпроцессу.
SMEE — далеко не ноунейм. Она достаточно крупная, но раньше производила лишь литографические сканеры серии SSA600. Они предназначались для работы с техпроцессами прошлых лет — 90-нм, 110-нм и 280-нм. 28-нм технологию нельзя назвать суперсовременной, но все же она актуальна для многих отраслей. Новый сканер получил название SSA/800–10W. Для его производства используются лишь сырье и компоненты из КНР. Импорта из-за рубежа нет, так что санкции повлиять на работу компании не могут.
Еще одна компания из Китая, SMIC, модифицировала свое оборудование DUV, добавив компоненты осаждения и травления. Это позволило обойти заявленные технические ограничения, и SMIC теперь может выпускать 5-нм чипы. Однако стоимость процессоров будет выше, чем у TSMC. Все потому, что оборудование не позволяет наладить выпуск чипов с низким уровнем брака. Машины не слишком качественные, поэтому «выход» пригодных к работе чипов составляет примерно треть от того, что предлагает TSMC. Но это лучше, чем ничего.
Эта же компания вместе с Huawei запатентовала технологию литографии самовыравнивающимся четырехкратным рисунком (self-aligned quadruple patterning, SAQP) для производства микросхем по топологии 3 нанометра. Конечно, путь от патента до развертывания всей необходимой инфраструктуры будет долгим. Но если помнить, что партнеры — это две крупнейшие в Китае компании, которые производят собственные чипы, все это звучит уже не так фантастично. К тому же SAQP — технология, разработанная самими китайцами, то есть санкции всего этого не коснутся.
Китай использует сразу несколько стратегий для развертывания производства современных чипов в стране:
закупка литографических машин прошлых лет, которые не подлежат санкциям;
модернизация таких систем, их доработка для выпуска более современных чипов;
использование литографов, которые ввезли в страну раньше;
разработка ПО для проектирования чипов;
создание собственных литографов, пусть и работающих по устаревшим технологиям.
Бизнес и правительство Китая понимают, что если не создать надежные литографы по выпуску современных чипов, страна безнадежно отстанет в электронной гонке. Удастся ли Китаю преодолеть сложности, будет понятно в 2027 году, когда государственная поддержка крупных компаний закончится.
