Huawei patentuje drogę do chipów 2 nm bez EUV

Huawei po cichu złożyło patent, w którym przedstawia zaskakującą metodę produkcji układów scalonych klasy 2 nm, wykorzystując wyłącznie litografię głębokiego ultrafioletu (DUV). To właśnie te urządzenia pozostają dostępne dla firmy, mimo zachodnich ograniczeń eksportowych blokujących maszyny do litografii ekstremalnego ultrafioletu (EUV) od ASML. To posunięcie – ujawnione w dawno złożonym patencie z 2022 roku – może diametralnie zmienić sposób, w jaki świat postrzega dążenia Chin do niezależności w dziedzinie półprzewodników.

Jak Huawei zamierza maksymalnie wykorzystać DUV

Ostatnio ujawniony patent, jako pierwszy zidentyfikowany przez badacza półprzewodników dr. Fredericka Chena, opisuje zoptymalizowany proces Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP). Technika ta ma na celu osiągnięcie wyjątkowo drobnego rozstawu metalu o szerokości 21 nm, co jest kluczowym parametrem, plasującym tę metodę wśród najnowocześniejszych procesów klasy 2 nm, wdrażanych przez TSMC czy Samsunga.

Niezwykle ważne jest to, że rozwiązanie Huawei zakłada ograniczenie liczby ekspozycji DUV do czterech – to znaczne obniżenie w porównaniu do tradycyjnych metod wielokrotnego wzorcowania, które wymagają wielu przejść i wnoszą olbrzymią złożoność do procesu. Jeśli tego typu optymalizacja okaże się możliwa w praktyce, Huawei wspólnie z SMIC będzie mogło uzyskać bardziej zaawansowane cechy układu z wykorzystaniem istniejących narzędzi litograficznych, omijając restrykcje dotyczące maszyn EUV.

Znaczenie patentu – a czego nie udowadnia

Na papierze koncepcja wydaje się śmiała – przeskoczenie od dopiero co zaprezentowanego układu Kirin 9030 (wyprodukowanego w technologii SMIC N+3) do generacji chipów 2 nm bez użycia litografii EUV. Jednak między dokumentacją patentową a rzeczywistą produkcją na masową skalę istnieje zasadnicza różnica.

• Ryzyko wydajności: Czterokrotne wzorcowanie w rozdzielczościach poniżej 3 nm wiąże się z wyraźnym wzrostem prawdopodobieństwa występowania defektów. Każda kolejna ekspozycja zwiększa szanse na błędy pozycjonowania i obecność zanieczyszczeń.
• Presja kosztowa: Wielokrotne ekspozycje DUV podnoszą zarówno koszt wytwarzania, jak i wydłużają czas produkcji. Właśnie dlatego, by uniknąć tych kosztów, cały sektor zdecydował się na technologię EUV, umożliwiającą jednorazowe wzorcowanie.
• Ograniczenia sprzętowe: Nawet najbardziej dopracowany proces SAQP wymaga wyjątkowej precyzji w kontroli procesu, doskonałej jednorodności trawienia oraz zaawansowanej metrologii – tu przewagę mają te firmy, które przez lata rozwijały integrację swoich narzędzi.

Chociaż patent pokazuje wyraźną determinację i kreatywność inżynierską, wielu analityków branżowych podchodzi sceptycznie do szans procesu opartego wyłącznie na DUV, by mógł on dorównać pod względem ekonomicznym i wydajnościowym technologiom EUV stosowanym przy produkcji układów 2 nm.

Implikacje strategiczne: technologia, sankcje i samowystarczalność

W przypadku, gdyby Huawei oraz SMIC udało się wdrożyć opłacalny komercyjnie proces SAQP pozwalający na produkcję chipów 2 nm, byłoby to strategiczną odpowiedzią na ograniczenia eksportowe oraz impulsem przyspieszającym samowystarczalność Chin w obszarze półprzewodników. Nawet jeśli takie rozwiązanie nie trafi szybko do masowej produkcji, patent już dzisiaj pełni rolę deklaracji – Chiny zamierzają nieustannie poszukiwać innowacyjnych możliwości, wykorzystując do granic możliwości dostępny park maszynowy.

Wyobraźmy sobie świat, w którym starsze i tańsze narzędzia są wykorzystywane do produkcji najbardziej zaawansowanych chipów – to wizjonerski pomysł, ale wymagający przełomowych osiągnięć w zakresie inżynierii wydajności, precyzyjnego sterowania procesem i sprawnego zarządzania łańcuchem dostaw, by była to rzeczywista alternatywa, a nie tylko tymczasowe obejście problemu.

Na co warto zwrócić uwagę w najbliższym czasie

Warto obserwować kilka kluczowych sygnałów: wszelkie publiczne zapowiedzi lub próbki układów SMIC, w których widać rozstaw metalu 21 nm, kolejne recenzowane publikacje analizujące szczegóły procesu opisanego w patencie oraz inwestycje w zaawansowane narzędzia metrologiczne i systemy ograniczające defekty w Chinach. Odpowiedzi na te pytania zdecydują, czy patent Huawei to jedynie deklaracja możliwości, czy może początek realnej alternatywy produkcyjnej dla litografii EUV.