Китайская компания Huawei подала патентную заявку, в которой описала метод производства чипов класса 2 нанометров с использованием только DUV-литографии. Этот тип оборудования для глубокого ультрафиолета не подпадает под жесткие экспортные ограничения Запада, в отличие от передовых EUV-станков компании ASML. Технология может позволить Huawei и её партнёру SMIC достичь минимального шага металлизации в 21 нанометр, что соответствует характеристикам процессов класса 2 нм.
Патент, первоначально поданный в 2022 году, стал публичным только недавно. Его обнаружил опытный исследователь в области полупроводников доктор Фредерик Чен. В документе описана сложная методика многократной patterning, которая оптимизирует процесс Self-Aligned Quadruple Patterning. Предложенный подход сокращает необходимое количество DUV-экспозиций всего до четырех. Это серьезное улучшение по сравнению с традиционными схемами многократной patterning, которые требуют большего числа проходов и значительно усложняют производство.
Цель Huawei — вывести существующую DUV-инфраструктуру на абсолютный предел ее возможностей. Таким образом компания планирует совершить прыжок от недавно продемонстрированного процессора Kirin 9030, который изготовлен по технологии SMIC N+3, к чипам поколения 2 нм, минуя использование запрещенных EUV-инструментов.
Однако эксперты отрасли сохраняют сдержанность в оценках. Даже если техническая осуществимость метода будет доказана в лаборатории, его коммерческая жизнеспособность вызывает большие сомнения. Четырехкратная patterning на таких масштабах может приводить к катастрофическому падению выхода годных чипов, повышенному количеству дефектов и чрезвычайно высокой стоимости производства. Для сравнения, однократная экспозиция с помощью EUV-литографии, которую применяют лидеры отрасли TSMC и Samsung для процессов 3 нм и тоньше, экономически и технологически более эффективна.
Если рецепт Huawei для 2 нм на основе SAQP когда-либо будет внедрен в массовое производство, это станет выдающимся актом технологического противостояния санкционному режиму. На данный момент патент представляет собой заявление о намерениях и напоминание о том, насколько далеко Китай готов зайти в использовании литографии, которой уже несколько десятилетий, ради достижения технологической самодостаточности.
Ситуация демонстрирует фундаментальное расхождение траекторий развития полупроводниковой индустрии. Глобальные лидеры, такие как TSMC и Samsung, делают ставку на прогресс через постоянное совершенствование оборудования, в частности EUV-аппаратов ASML. В свою очередь, китайские компании, ограниченные в доступе к самым передовым инструментам, вынуждены искать обходные пути через гипероптимизацию устаревающих, но доступных технологий.
Метод SAQP сам по себе не является новым и широко использовался на узлах 10 нм и 7 нм до прихода EUV. Однако его адаптация для норм 2 нм — беспрецедентная задача, которая требует преодоления серьезных физических ограничений, связанных с дифракцией света и наложением ошибок. Успех такого проекта будет зависеть не только от инженерных решений Huawei, но и от способности SMIC отладить невероятно сложный процесс с приемлемым выходом.
Высокая себестоимость может ограничить применение таких чипов исключительно критическими сегментами, например, для государственных или оборонных нужд, что в корне отличается от бизнес-модели TSMC и Samsung, ориентированной на массовый рынок.
