В начале ноября представители японской компании Canon заявили, что разработанное ею оборудование для нанопечати позволит создавать 5-нм чипы в десять раз дешевле, чем с использованием аналогов ASML. На этой неделе стало известно, что Canon не только начнёт поставлять такое оборудование в текущем году, но и со временем рассчитывает освоить 2-нм технологию методом нанопечати.

Источник изображения: Canon

Напомним, что классическая фотолитография подразумевает нанесение очертаний будущей микросхемы на кремниевую подложку методом проекции изображения через фотомаску с последующим вытравливанием частей кристалла, не защищённых фоторезистивным материалом. Технология Canon подразумевает нанесение очертаний микросхемы на кремний методом нанопечати. По словам представителей японской компании, данная технология уже готова к внедрению в массовое производство, и профильное оборудование начнёт поставляться клиентам уже в этом году.

Эксперты считают, что сенсации не случится, и на первых порах технология Canon, которая позволяет до десяти раз экономить на оборудовании по сравнению с классической фотолитографией, и снижать энергозатраты на 90 %, будет использоваться преимущественно при производстве микросхем памяти типа 3D NAND, которые имеют достаточно примитивную структуру. Заменить EUV-литографию в промышленных масштабах технология Canon не сможет, но они будут сосуществовать.

Сейчас перед Canon открывается уникальная возможность привлечь внимание клиентов к данной технологии производства чипов, поскольку на рынке фотолитографического оборудования возникли очереди по ожиданию поставки на полтора года. Представители компании утверждают, что с уровнем брака продукции у этой технологии всё в порядке, хотя сторонние эксперты считают, что он не должен превышать 10%, чтобы обеспечивать коммерческую привлекательность. Со временем Canon рассчитывает научиться «печатать» и 2-нм чипы. По словам представителей компании, внедрение данного оборудования в современные технологические процессы не требует существенной адаптации, хотя часть дополнительного оборудования производителям придётся заменить.

С точки зрения возможности закупки такого оборудования китайскими клиентами Canon не всё так однозначно. С одной стороны, оно не использует компонентов и технологий американского производства, а потому власти США не могут диктовать японской компании условия поставок такого оборудования на экспорт. С другой стороны, собственные экспортные ограничения Японии в отношении Китая заметно шире американских, и в целом ситуация слишком неопределённая, чтобы делать какие-то прогнозы относительно перспектив решений Canon на китайском рынке.

Амбиции Intel по превращению в лидера отрасли производства полупроводников к 2025 году с некоторой неохотой оспариваются вербально представителями действующего лидера в лице тайваньской TSMC. Руководство этой компании сочло нужным напомнить, что к моменту освоения технологии Intel 18A в 2025 году TSMC будет более двух лет выпускать в большом ассортименте продукцию по технологии N3P, которая предлагает сопоставимые возможности.

Источник изображения: Intel

Фактически, подобное сопоставление двух техпроцессов генеральный директор TSMC и будущий председатель совета директоров Си-Си Вэй (C.C. Wei) делал ещё в октябре, поэтому на минувшей отчётной конференции на этой неделе он лишь подтвердил справедливость сказанного ранее, когда аналитики попросили дать актуальную оценку ситуации. Напомним, что в октябре глава TSMC признал собственную технологию N3P сопоставимой с Intel 18A по достигаемым параметрам производительности, энергопотребления и плотности размещения транзисторов. Сейчас эта оценка не изменилась, хотя у TSMC и появились некоторые новые данные в этой сфере.

Глава компании также отметил, что зрелость технологии является большим преимуществом с точки зрения охвата рынка. В частности, если Intel к 2025 году только начнёт выпускать в массовых количествах свои чипы, изготавливаемые по технологии Intel 18A ангстремного класса, то TSMC к тому моменту уже более двух лет будет производить по технологии N3P изделия для широкого круга клиентов и в широчайшей номенклатуре — от чипов серверного назначения до компонентов смартфонов.

Действующий председатель совета директоров Марк Лю (Mark Liu) добавил, что вертикально интегрированный производитель, коим исторический считалась Intel, ориентируется на оптимизацию новых техпроцессов под собственные изделия. «Мы, как контрактный производитель, оптимизируем технологию для продуктов наших клиентов. В этом заключается существенная разница», — пояснил он. Генеральный директор TSMC заявил: «Мы собираемся сохранить за собой лидерство в сфере технологий, и у нас будет шире круг клиентов — нашими услугами будут пользоваться буквально все». Не является исключением и сама Intel, поэтому руководство TSMC предпочло не особо вдаваться в обсуждение конкуренции с ней.

В уходящем году генеральный директор Intel Патрик Гелсингер (Patrick Gelsinger) уже отмечал, что возглавляемая им компания преодолела более половины пути к освоению пяти новых техпроцессов за четыре года. К середине десятилетия она должна наладить массовый выпуск чипов по технологии Intel 18A, причём не только для своих нужд, но и для сторонних клиентов. Последних предлагается познакомить с перспективными планами Intel на мероприятии в феврале наступающего года.

Источник изображения: Intel

На официальном сайте Intel уже появилась страница, призванная привлекать потенциальных участников мероприятия, которое состоится в калифорнийском Сан-Хосе 21 февраля 2024 года. Исходя из названия — IFS Direct Connect 2024 — можно понять цель этого мероприятия. Руководители Intel и контрактного бизнеса компании в частности готовы выступить перед потенциальными и действующими клиентами, рассказав о перспективных планах процессорного гиганта в этом сегменте рынка.

Помимо генерального директора Патрика Гелсингера, участие в мероприятии примут Стюарт Панн (Stuart Pann) — старший вице-президент и руководитель подразделения Intel Foundry Service (IFS), Кейван Эсфарджани (Keyvan Esfarjani) — исполнительный вице-президент и руководитель Intel по производству, цепочкам поставок и операциям, а также доктор Энн Келлехер (Ann Kelleher), которая в должности исполнительного вице-президента руководит в компании разработкой техпроцессов. Более представительного состава докладчиков для клиентов контрактного бизнеса Intel и придумать сложно.

Помимо представителей Intel, на мероприятии выступят с докладами компании, входящие в экосистему IFS — такие как Synopsys, Cadence, Siemens и Ansys. Кто-то из приглашённых экспертов составит компанию Энн Келлехер при рассказе о намерениях Intel развивать полупроводниковый бизнес на том этапе, когда пять новых техпроцессов за четыре года уже будут освоены. То есть нам расскажут о более отдалённых перспективах развития контрактного бизнеса Intel. Внимание будет уделено и технологиям упаковки чипов и их тестирования. Программа мероприятия рассчитана на один день.

В ближайшие годы TSMC, Intel и Samsung собираются освоить выпуск чипов по литографическим нормам ангстремного порядка — менее 2 нм, и представители отрасли заявляют, что такой переход нельзя будет осуществить без существенных инноваций в области расходных материалов и химикатов для производства полупроводниковых компонентов.

Источник изображения: Entegris

Технический директор американского поставщика расходных материалов Entegris Джеймс О’Нил (James O’Neill) в интервью изданию Nikkei Asian Review заявил, что в настоящее время не литографическое оборудование определяет возможность освоения более «тонких» техпроцессов — эта роль перешла к передовым материалам и очищающим растворам, используемым при обработке кремниевых пластин. По его словам, сегодня именно инновации в сфере применяемых материалов обеспечивают прогресс в росте производительности полупроводниковых компонентов.

Генеральный директор электронного бизнеса химической корпорации Merck Кай Бекманн (Kai Beckmann) поддержал коллегу, пояснив, что на протяжении предыдущих двадцати лет прогресс в сфере литографии определялся профильным оборудованием, но следующее десятилетие клиенты компании называют «эрой материалов». По словам представителя Merck, «инструменты по-прежнему важны, но теперь именно материалы обеспечивают разницу». Данное утверждение справедливо не только для сегмента системной логики, но и для микросхем памяти. Твердотельная память типа 3D NAND, например, сейчас использует более 230 слоёв в массовом производстве, а в перспективе их количество может вырасти до 500 штук.

Технический директор Entegris сравнил работу с химикатами при производстве чипов с трёхмерной структурой транзисторов с процессом нанесения краски на здания Нью-Йорка при помощи распыления с вертолёта. Покрытие должно ложиться равномерно по всей высоте «небоскрёбов», а после завершения работы у производителя должна иметься возможность «помыть улицы». Химикаты нового поколения должны обеспечивать высокую точность обработки кремниевых элементах в масштабах, при которых взаимодействие ведётся буквально на атомарном уровне. Особое значение обретает чистота используемых растворов, поскольку она непосредственно влияет на процент брака при производстве чипов.

В качестве проводника в составе чипов давно используется медь, но по мере уменьшения их размеров встаёт вопрос о поиске новых материалов типа молибдена, и это серьёзным образом влияет на весь ход развития полупроводниковой отрасли. Чтобы перейти к новым литографическим нормам, может потребоваться совершенно новый набор материалов. Это подразумевает существенные инвестиции, поэтому новичкам в этой отрасли практически нереально закрепиться на рынке. Генеральный директор Entegris Бертран Лой (Bertrand Loy) считает, что вектор развития отрасли продолжат формировать сложившиеся силы. Крупные компании, по его словам, будут становиться сильнее и демонстрировать готовность к инвестициям, поскольку они обеспечат их конкурентное преимущество.

Директор ИЯФ, академик РАН Павел Логачев, сообщил, что специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (Новосибирск) планируют за три года восстановить технологический накопительный комплекс (ТНК) в Зеленограде. ТНК был построен к 1991 году, но в связи с распадом СССР не был запущен в работу. Фактически, это ускоритель частиц, энергию которых можно использовать для полупроводниковой литографии.

ИИ-генерация по запросу «российский синхротрон». Источник изображения: Кандинский 3.0/3DNews

«Технологический накопительный комплекс будет востребован для разработки отечественной технологической цепочки производства микроэлектроники. Это будет основной инструмент, который позволит создавать, испытывать и отлаживать технологию так называемых литографов, которые делает, фактически, одна компания в мире. Нашим заказчиком является Курчатовский институт, и мы очень тесно работаем с их командой над этой большой и важной для страны задачей», — сказал Логачев.

Академик имеет в виду литографические сканеры, производимые нидерландской компанией ASML. Установки ASML достаточно компактные, чтобы их можно было перевозить в любой уголок мира на завод для выпуска чипов. Чтобы создать отечественный литограф, нужен инструмент для разработки его элементов, их проверки и испытаний. Таким инструментом и может стать синхротрон. ТНК — это и есть синхротронная установка, которую строили в Зеленограде для последующего использования в производстве чипов.

Очевидно, что восстановить комплекс будет быстрее и проще, чем создать заново. Физики обещают восстановить работу установки за три года, и обойдётся это в 500 млн руб., вместо 10 млрд, если бы всё пришлось строить с нуля. Параллельно будут разрабатываться литографы, их разработчики смогут получать излучение от синхротрона. Ускоритель будет оставаться самостоятельным промышленным объектом, а такой проект плохо поддаётся как масштабированию, так и тиражированию. Но так как данная система будет ориентирована в лучшем случае на мелкосерийное производство критически важных компонентов литографов, вопрос рентабельности привязанного к ускорителю производства стоит на втором месте.

Кстати, с учётом синхротронного излучения в России начали разрабатывать безмасочные технологии полупроводниковой литографии. Маски — это отдельная и больная тема. Для мелкосерийного производства безмасочная технология станет настоящим спасением. Технология вполне может быть готова к запуску литографов через пять лет. Сегодня корпус с ТНК принадлежит Курчатовскому институту. Расположен корпус рядом с заводом «Микрон» в Зеленограде.

Вторым по стоимости прибором после литографа в технологиях микроэлектроники является имплантер. Это два самых высокотехнологичных устройства во всех технологических цепочках изготовления микросхем. Работы на этом направлении ведутся совместно с НИИ точного машиностроения (Зеленоград). В частности, новосибирские физики разрабатывают ускорительную часть для имплантора. С его помощью пластины будут насыщаться ионами и приобретать необходимые свойства, требуемые для работы микросхем.

«Здесь тоже за три года мы сделаем опытный образец машины на средние энергии и на высокие энергии, и, таким образом, совместно с НИИ точного машиностроения постараемся эту позицию закрыть в [отечественной] технологической цепочке», — добавил академик.

Дополнено:

Стоит добавить, что летом 2019 года президент России подписал указ №356 о мерах по развитию синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры, в котором помимо прочего были обозначены сроки создания новых научных установок в этой сфере, пишет «Зеленоград.ру». Правительству России было поручено к 2022 году обеспечить проектирование синхротронного центра на острове Русский (Владивосток) и здания для переноса в него конструктивных блоков и агрегатов источника синхротронного излучения «Зеленоград». По состоянию на 2022 год были озвучены планы по строительству необходимой инфраструктуры для установки синхротрона. Проект планируется завершить к 2026 году. На данный момент неизвестно, начался ли перенос частей зеленоградского синхротрона на другой конец России и на какой стадии находится проект.

Несмотря на отсутствие доступа к оборудованию для выпуска чипов с литографией в экстремальном ультрафиолете (EUV) из-за санкций, китайская компания SMIC продолжает разработку 5-нм и 3-нм техпроцессов производства чипов. Ранее SMIC удалось наладить серийное производство 7-нм микросхем, опираясь исключительно на литографию в глубоком ультрафиолете (DUV), что само по себе не является невозможным — техпроцесс TSMC N7P также не использует EUV.

Источник изображения: SMIC

В отчёте Nikkei утверждается, что сразу после запуска 7-нм техпроцесса 2-го поколения, SMIC создала исследовательскую группу для работы над 5-нм и 3-нм техпроцессами. Команду возглавляет ранее работавший в TSMC и Samsung содиректор SMIC Лян Монг-Сонг (Liang Mong-Song). «Нет более умного учёного или инженера, чем этот парень, — так охарактеризовал его Дик Терстон (Dick Thurston), бывший главный юрисконсульт TSMC. — Он действительно один из самых блестящих умов, которых я видел в области полупроводников».

SMIC прошла долгий путь от небольшой полупроводниковой фабрики до пятого по величине контрактного производителя микросхем в мире. На фоне растущей напряжённости между США и Китаем компания была включена в санкционный список Министерства торговли США и потеряла доступ к передовым инструментам для обработки кремниевых пластин, что серьёзно замедлило её развитие и внедрение новых технологических процессов.

На данный момент литографические машины ASML Twinscan NXT:2000i являются лучшими инструментами, которыми располагает SMIC — они могут производить травление с разрешением до 38 нм. Этот уровень точности обеспечивает экспонирование с шагом 38 нм с использованием двойной фотомаски, чего достаточно для производства чипов класса 7 нм. Согласно исследованиям ASML и IMEC, при 5 нм шаг металла уменьшается до 30-32 нм, а при 3 нм — до 21-24 нм, что уже требует применения EUV.

Источник изображения: ASML

Но использование инструментов литографии со сверхвысоким разрешением (13 нм для EUV с низкой числовой апертурой) — не единственный путь к достижению сверхмалых размеров транзисторов. Другой вариант предусматривает нанесение нескольких последовательных масок, но это сложный процесс, который увеличивает продолжительность производственного цикла, снижает процент выхода годных изделий, увеличивает износ оборудования и повышает затраты. Однако без доступа к EUV-литографии у SMIC просто нет другого выбора, кроме как использовать тройное, четверное или даже пятикратное паттернирование.

Терстон считает, что под руководством Лян Монг-Сонга SMIC сможет производить (если уже не производит) 5-нм чипы в больших количествах без использования инструментов EUV. Однако сегодняшний отчёт Nikkei впервые сообщает о возможной способности SMIC разработать в обозримом будущем 3-нм производственный процесс на оборудовании класса DUV.

Длительное время способность Intel выпускать чипы по передовому для компании техпроцессу 18A привязывалась к литографическому оборудованию с высоким значением числовой апертуры (High-NA), но недавно выяснилось, что оно имеет значение лишь для экспериментов, а не серийного производства. Тем не менее, первая такая система производства ASML лишь недавно была отгружена поставщиком для нужд Intel.

Источник изображения: Intel, ASML, X

Представители Intel уже давно не без гордости регулярно говорили о намерениях компании стать первым клиентом ASML, получающим литографические сканеры с увеличенным с 0,33 до 0,55 значением числовой апертуры. Данная характеристика позволяет при использовании сверхжёсткого ультрафиолетового излучения (EUV) добиться линейного разрешения 8 нм против 13 нм у оборудования со значением числовой апертуры 0,33. Формально, последнее тоже позволяет изготавливать чипы по технологиям «тоньше» 2 нм, но потребует более сложной оснастки из-за необходимости двойной экспозиции и увеличит продолжительность производственного цикла.

Впрочем, если учесть, что ASML лишь на этой неделе подтвердила отправку первого литографического сканера с высокой числовой апертурой для нужд Intel, и в массовом производстве по техпроцессу 18A последняя всё равно будет полагаться на оборудование предыдущего поколения, для данного клиента это событие в большей степени обеспечивает некоторую фору при освоении последующих техпроцессов, которые в массовом производстве будут внедрены уже в 2026 и 2027 годах. Напомним, что во второй половине десятилетия Intel рассчитывает войти в число двух крупнейших контрактных производителей чипов, и новейшие техпроцессы она будет предлагать сторонним клиентам с минимальной задержкой относительно момента внедрения на собственном производстве. К середине десятилетия Intel рассчитывает превзойти TSMC и Samsung по степени продвинутости используемых техпроцессов. Первые образцы изделий, выпускаемых по технологии Intel 18A, появятся уже в следующем квартале.

В заявлениях ASML не говорится о модели литографического сканера, который был отгружен компании Intel, ни о конечном адресе доставки, но из неофициальных источников известно, что речь идёт о прототипе Twinscan EXE:5000, который будет доставлен в исследовательский центр Intel в штате Орегон, где расположена передовая лаборатория компании. Система упакована в 250 крупных ящиков и занимает 13 контейнеров, с учётом времени доставки и последующего монтажа Intel сможет приступить к её эксплуатации лишь через несколько месяцев. Считается, что в серийном производстве Intel будет использовать более совершенные сканеры Twinscan EXE:5200, которые будут поставлены позже. Стоимость каждой такой системы измеряется несколькими сотнями миллионов долларов США. По крайней мере, Twinscan EXE:5200 оценивается аналитиками в 250 млн евро.

Китайский разработчик инструментов для производства чипов Shanghai Micro Electronics Equipment Group (SMEE) представил свой первый литографический сканер, способный обрабатывать пластины по технологическому процессу 28-нм класса. Сообщается, что сканер называется SSA/800-10W и представляет собой крупный прорыв для компании, поскольку существующие машины серии SSA600 поддерживают технологические процессы 90, 110 и 280 нм.

Источник изображения: SMEE

Похоже, что SMEE выполнила ранее данное обещание представить инструмент для литографии с поддержкой 28-нм технологии к концу 2023 года. Это достижение представляет собой крупный скачок в стремлении Китая сократить технологический разрыв в мировой индустрии микросхем, хотя новое устройство уступает инструментам лидера рынка ASML, а перспективы его массового производства неясны. После появления сообщения о новой литографической машине акции SMEE выросли на 8 %. Затем упоминание о создании нового устройства было удалено из сообщения, возможно, по соображениям конфиденциальности.

Необходимо отметить, что лидер отрасли TSMC производит чипы по 28-нм техпроцессу с 2011 года, тогда как китайская компания SMIC внедрила аналогичную технологию в 2015 году. Однако и SMIC, и TSMC используют литографические инструменты ASML для изготовления соответствующих чипов.

Последние экспортные правила, установленные правительством США, не позволяют китайским производителям микросхем приобретать необходимое оборудование и технологии для производства современных непланарных транзисторных логических микросхем по техпроцессам менее 14/16 нм, микросхем 3D NAND с более чем 127 активными слоями и микросхем DRAM с полушагом менее 18 нм.

Дополнительные ограничения со стороны Нидерландов, Японии и Тайваня, вступившие в силу в начале этого года, ещё сильнее ограничили китайским компаниям доступ к сложным инструментам. Эти ограничения мешают им производить чипы с использованием новейших техпроцессов, в частности 14/12-нм и 7-нм процессов второго поколения, а также 128- и 232-слойных чипы 3D NAND YMTC.

В прошлом году Министерство торговли США включило SMEE в список организаций, подлежащих контролю, пытаясь помешать Китаю развивать свою полупроводниковую промышленность с помощью собственных инструментов.

Генеральный директор Intel Патрик Гелсингер (Patrick Gelsinger) в рамках серьёзных реформ, затрагивающих бизнес компании, уже выделил два второстепенных направления деятельности в самостоятельные структурные единицы: Mobileye и активы бывшей Altera оказались относительно обособленными. При этом реструктурировать подобным образом бизнес по выпуску чипов глава Intel пока не готов.

Источник изображения: Intel

Данный вопрос представители Reuters задали Патрику Гелсингеру на этой неделе в рамках интервью, посвящённому анонсу новых процессоров и ускорителей вычислений. Известно, что глава компании делает ставку на развитие бизнеса по контрактному производству полупроводниковых компонентов, чтобы оправдать растущие затраты на освоение новых литографических технологий, и попутно обеспечить США и Европу достаточными производственными мощностями для снижения зависимости от импорта чипов из Азии.

Отделять данное направление бизнеса Intel не собирается, но со второго квартала следующего года будет публиковать его финансовую отчётность обособленно. «Идея внутреннего контрактного производителя, как мы думаем, для нас сейчас является правильным путём в сложившихся условиях». Проводимые компанией реформы позволят в какой-то мере уравнять в правах и возможностях собственное подразделение Intel, которое занимается разработкой чипов, и сторонних заказчиков, которые намереваются получать свои компоненты, изготавливаемые на предприятиях Intel. Как пояснил Гелсингер, сейчас для компании выгоднее сохранять структурное единство этих двух направлений, поскольку основная часть заказов на выпуск чипов пока всё равно исходит от самой Intel.

Напомним, что конкурирующая AMD ещё в 2009 году избавилась от своих производственных мощностей, передав их образованной тогда компании GlobalFoundries. Финансовую подпитку этому бизнесу с тех пор обеспечивают арабские инвесторы, а сама AMD при заказе выпуска чипов выбирает между TSMC и GlobalFoundries. Сотрудничество с первой из них даже позволило AMD на определённом этапе опередить Intel в сфере литографии, но последняя давно жаждет реванша. Кроме того, GlobalFoundries в своём технологическом развитии дальше 12-нм норм пока не продвинулась, а потому идея придания независимости такому бизнесу не может считаться универсальной и однозначно успешной.

К возрождению японской полупроводниковой промышленности в её лучшем виде привлечены не только американская корпорация IBM и бельгийская исследовательская организация Imec, но и французские специалисты из института Leti, как поясняет Nikkei. Они помогут японскому консорциуму Rapidus к началу следующего десятилетия освоить выпуск 1-нм полупроводниковых компонентов.

Источник изображения: CEA-Leti

По данным японских источников, уже со следующего года представители Leti и Rapidus начнут обмен опытом и отправят своих сотрудников в командировки в соответствующих направлениях. По предварительным оценкам, переход на 1-нм технологию производства позволит улучшить соотношение производительности чипов и энергопотребления на 10–20 %. Компания IBM тоже собирается помогать партнёрам и обмениваться с ними опытом в рамках освоения 1-нм техпроцесса. Массовое производство чипов по этой технологии планируется наладить в следующем десятилетии.

Ещё в прошлом году Rapidus подписала соглашения о сотрудничестве с несколькими японскими вузами, в рамках которого в Японии был сформирован исследовательский центр LSTC, который сосредоточится на освоении передовых технологий производства полупроводниковых компонентов. В октябре LSTC подписал соглашение о сотрудничестве с французским исследовательским институтом Leti. Последний разрабатывает некоторые технологии, которые могут быть полезны при выпуске чипов с использованием 1-нм литографических норм.

Сейчас на территории Японии выпускаются чипы не новее 40-нм, но уже в 2025 году Rapidus рассчитывает начать опытное производство 2-нм чипов, чтобы к 2027 году перейти к серийному. Rapidus была основана в августе прошлого года консорциумом инвесторов, которые вложили в капитал компании $48,5 млн. Субсидии со стороны государства на освоение 2-нм техпроцесса должны составить $2,2 млрд.

Конкурентный рынок устроен так, что если одни компании в определённых условиях проигрывают, то другие предсказуемо выигрывают, и ситуация с санкциями против полупроводниковой промышленности Китая не является исключением. Японская компания Nikon делает ставку на реализацию в Китае достаточно древнего оборудования, которое не попадает под действующие экспортные ограничения.

Источник изображения: Tokyo Electron

Речь, как поясняет Nikkei Asian Review, идёт о линейке так называемых степперов i-Line, которые впервые появились на рынке в начале 90-х годов прошлого века. В литографии степпером называют машину, которая отвечает за экспозицию света через набор фотомасок на поверхность кремниевой пластины, формируя на фоторезистивном слое необходимый для последующего травления рисунок. Семейство оборудования i-Line компании Nikon вполне пригодно для производства силовой электроники, которая в Китае сейчас весьма востребована из-за активного развития рынка электромобилей. Линейка оборудования i-Line может использоваться для производства силовой электроники из карбида кремния и нитрида галлия.

Представленная более четверти века назад линейка оборудования i-Line формально не попадает под действующие экспортные ограничения, но Nikon предпримет дополнительные меры, чтобы блокировать возможность выпуска более современных чипов на данном оборудовании. Используя готовую компонентную базу, Nikon собирается предлагать свои степперы данной серии по цене на 20–30 % ниже решений конкурирующей Canon. Обе японские компании до начала этого века были лидерами на рынке литографического оборудования, но в дальнейшем нидерландской ASML удалось освоить выпуск более сложных технологических решений и практически монополизировать рынок литографических сканеров. Впрочем, по итогам прошлого года в натуральном выражении ASML контролировала 62 % рынка литографического оборудования, на долю Canon приходился 31 %, а Nikon была вынуждена довольствоваться 7 %.

В текущем фискальном году, который завершается в марте, Nikon рассчитывает получить чистую прибыль в размере $233 млн, что на 22 % меньше итога предыдущего фискального года. Непосредственно на направлении литографического оборудования операционная прибыль Nikon должна сократиться на 51 % до $79 млн. Помимо Китая, Nikon собирается поставлять соответствующее оборудование в Японию и на Тайвань. Готовясь к росту продаж на китайском рынке, компания увеличила штат местных специалистов на 50 % по сравнению с 2020 годом.

В середине прошлого месяца японская компания Canon начала поставлять клиентам оборудование для печати 5-нм чипов без использования фотолитографии, а в этом месяце представители японского производителя пояснили, что такое оборудование будет примерно в десять раз дешевле систем для выпуска 5-нм чипов от ASML, а также будет потреблять в десять раз меньше электроэнергии.

Источник изображения: Canon

Напомним, ранее Canon хоть и выпускала литографическое оборудование, по его разрешающей способности могла конкурировать с ASML лишь в некоторой части ассортимента последней, причём в не самой передовой. На протяжении десяти лет Canon разрабатывала технологию нанопечати чипов, которая не подразумевает использования проекции фотошаблонов на кремниевую пластину. Стоит отметить, что оборудование для нанопечати предназначено для создания сравнительно небольших партий чипов, и не может претендовать на соперничество с системами ASML в массовом производстве. Уступая в производительности традиционному фотолитографическому оборудованию, новое технологическое решение обладает рядом преимуществ, по словам генерального директора Canon Фудзио Митараи (Fujio Mitarai), на которого ссылается Bloomberg.

По сравнению с оборудованием ASML для выпуска 5-нм чипов, предлагаемые Canon машины окажутся в 10 раз дешевле, как считает руководитель компании. Впрочем, окончательное решение по принятой ценовой политике пока не принято, но совершенно очевидно, что новый тип технологического оборудования Canon сделает выпуск чипов более доступным для небольших компаний. Даже крупные контрактные производители смогут охотнее браться за небольшие партии изделий, используя оборудование Canon, по мнению главы последней. Во-вторых, оборудование Canon данного семейства потребляет в десять раз меньше электроэнергии, чем используемое ASML для EUV-литографии. В наш век борьбы за экологию это важно, да и расходы на электроэнергию как таковые тоже удастся снизить.

Санкции японских властей против Китая, которые действуют с июля этого года, оборудование для нанопечати чипов напрямую не упоминают, но руководство Canon считает, что компания всё равно не сможет поставлять его китайским клиентам, поскольку с его помощью последние смогли бы выпускать компоненты «тоньше» 14-нм, а это не приветствуется ни японскими властями, ни США, ни другим их важным союзником — Нидерландами.

С первого января следующего года нидерландский холдинг ASML утратит возможность поставлять в Китай часть ассортимента своих литографических сканеров, предназначенных для работы с технологией DUV, но прочее оборудование для зрелых техпроцессов в этом году будет поставлять даже в бóльших количествах, поскольку этого требуют китайские клиенты.

Источник изображения: ASML

Напомним, что в третьем квартале китайский рынок определил 46 % выручки компании ASML, поэтому воспринимать пожелания местных заказчиков она склонна на полном серьёзе. Уже в этом году объёмы поставок оборудования в Китай для зрелой литографии ASML увеличит, чтобы лучше соответствовать возросшему уровню спроса. Старший вице-президент ASML Шэнь Бо (Shen Bo), отвечающий за бизнес компании в регионе, на прошлой неделе пояснил, что спрос на оборудование этой марки за пределами Китая подвергся существенным колебаниям на стадии спада рынка, но в Китае он остаётся очень высоким, если речь идёт об оборудовании для работы со зрелыми техпроцессами. Поставлять в Китай передовые сканеры для работы с EUV-литографией компания не может с 2019 года.

Китайские клиенты, по словам представителя ASML, потребовали поставить в этом году заказанные литографические системы как можно скорее. Этот год в целом, как признался Шэнь Бо, предоставил компании возможность наверстать упущенное за два предыдущих года в отношении китайских клиентов, перед которыми у ASML накопились невыполненные обязательства. В общей сложности, на китайском направлении компания набрала за два предыдущих года заказов на общую сумму 35 млрд евро. Компании, по словам представителя, ещё требуется сделать многое, чтобы превратить Китай в конкурентоспособный рынок в мировом масштабе.

С января ASML утратит возможность поставлять в Китай некоторые модели сканеров семейства TWINSCAN 2000, которые, по мнению американских чиновников, могут быть использованы для производства 7-нм и 5-нм чипов, заказываемых компанией Huawei Technologies. Тогда как в Китае рост на оборудование ASML растёт, на остальных географических направлениях он в третьем квартале снизился, новые заказы были получены на сумму 2,6 млрд евро, которая на 42 % меньше достигнутой во втором квартале.

По словам представителей ASML, для компании Китай продолжит оставаться важным рынком. За время своего присутствия в регионе компания продала около 1400 литографических и измерительных систем, начиная с 1988 года. ASML в ближайшие два года расширит свой локальный штат персонала, который участвует в разработке оборудования, его обслуживании и ремонте.

На этой неделе южнокорейская компания Samsung Electronics посвятила инвесторов в ближайшие планы по переходу к выпуску продукции по новым ступеням своих литографических технологий. Во второй половине следующего года она рассчитывает выпускать изделия с использованием второго поколения 3-нм техпроцесса (SF3), а также производительного варианта 4-нм технологии (SF4X).

Источник изображения: Samsung Electronics

Во второй половине следующего года, как отмечает AnandTech, южнокорейский гигант пообещал наладить массовый выпуск продукции с использованием второго поколения 3-нм технологии и четвёртого поколения 4-нм техпроцесса для высокопроизводительных компонентов (HPC). Рынок должен вернуться к росту, поскольку в мобильном сегменте наблюдается оживление, а также растёт спрос на компоненты для высокопроизводительных вычислений.

Техпроцесс SF3 станет важным обновлением по сравнению с уже существующим SF3E, который применяется для выпуска ограниченного ассортимента продукции вроде ускорителей майнинга криптовалют с достаточно простой архитектурой. Техпроцесс SF3, по словам представителей Samsung, предоставит возможность создавать более разнообразные компоненты, поскольку ширина канала транзисторов с окружающим затвором (GAA) будет варьироваться.

Источник изображения: Anandtech, Samsung Electronics

Прямого сравнения техпроцессов SF3E и SF3 компания избегает, но отмечает, что последний по сравнению с SF4 он обеспечивает увеличение скорости переключения транзисторов на 22 % при неизменных энергопотреблении и плотности размещения элементов, либо снижения энергопотребления на 34 % при неизменных частотах и плотности транзисторов, а также позволяет в случае необходимости увеличить плотность размещения транзисторов на 21 %. В общем, техпроцесс SF3 позволит создавать компоненты с более сложной структурой, а потому ассортимент чипов, выпускаемых по второму поколению 3-нм техпроцесса Samsung, должен будет расшириться по сравнению с первым поколением.

Попутно продолжается развитие семейства 4-нм технологий Samsung. Версия SF4X подойдёт для выпуска высокопроизводительных компонентов типа центральных и графических процессоров, используемых в серверной среде. Подобное решение в ассортименте техпроцессов Samsung появится впервые за долгие годы. Скорость переключения транзисторов в рамках SF4X повысится на 10 %, а уровень энергопотребления снизится на 23 %. База для сравнения в данном случае не упоминается, но ею вполне может являться техпроцесс SF4 (4LPP). Прогресс достигнут за счёт оптимизаций на уровне структуры транзисторов и применению новой архитектуры MOL. Последняя позволяет опустить минимальное напряжение до 60 мВ, ограничить колебания силы тока в выключенном состоянии пределами 10 %, а также обеспечить стабильность работы компонентов при напряжениях свыше 1 В. Использование этой архитектуры при выпуске ячеек памяти типа SRAM позволяет повысить норму прибыли. Обычно новые техпроцессы как раз обкатываются микросхемах на памяти.

США активно сотрудничают с Японией и Нидерландами, чтобы запретить Китаю доступ к передовым полупроводниковым технологиям, использованным в 7-нанометровом чипе для Huawei Mate 60 Pro. Китайская компания SMIC, создавшая чип, продемонстрировала производственные возможности, вызвавшие серьёзную озабоченность в США. По информации от инсайдеров, SMIC пользовалась оборудованием ASML в сочетании с инструментами других компаний, что вызвало в Вашингтоне вопросы об эффективности контроля за передовыми технологиями.

Источник изображений: ASML

ASML играет ключевую роль в глобальной цепочке поставок чипов. Она обладает монополией на передовые системы литографии в сверхжёстком ультрафиолете (EUV), которые необходимы для производства самых передовых чипов, а также поставляет литографические сканеры для производства полупроводников по более зрелым техпроцессам.

ASML никогда не могла продавать свои системы EUV-литографии в Китай из-за экспортных ограничений. Но, по мнению отраслевых аналитиков, менее продвинутые системы для литографии в глубоком ультрафиолете (DUV) могут быть переоснащены оборудованием для осаждения и травления для производства 7-нанометровых и, возможно, даже более совершенных чипов.

Безусловно, этот процесс намного дороже, чем непосредственное использование EUV-литографии, что затрудняет масштабирование производства в конкурентной рыночной среде, однако китайское правительство готово взять на себя значительную часть затрат. Китайские компании уже много лет законно накапливают запасы DUV-оборудования, особенно после того, как в прошлом году США ввели экспортный контроль, к которому затем подключили Японию и Нидерланды. Но по словам источников, экспортные ограничения в отношении ASML были введены слишком поздно, чтобы остановить китайские успехи в производстве микросхем.

Давление со стороны США подтолкнуло правительство Нидерландов прошлым летом объявить о планах запретить компании ASML поставлять в Китай без лицензии три из четырёх своих самых передовых моделей машин для DUV-литографии, второй по мощности категории оборудования. В настоящее время ASML по-прежнему может экспортировать эту продукцию в Китай, но с января следующего года поставки будут полностью прекращены.

В этом году китайские производители микросхем увеличили количество заказов на литографическое оборудование в преддверии вступления экспортного контроля в полную силу в 2024 году. На долю Китая пришлось 46 % от всех продаж ASML в третьем квартале по сравнению с 24 % в предыдущем квартале и 8 % в первом.

Новые меры контроля, о которых администрация США объявила в этом месяце, ещё больше ограничивают экспорт оборудования для DUV-литографии. Согласно новым правилам, ASML по-прежнему сможет поставлять лишь свою наименее совершенную машину NXT:1980Di на китайские предприятия, производящие старые чипы. Это затронет поставки ASML на шесть заводов в Китае, включая одно предприятие SMIC. По прогнозам, новые экспортные ограничения в США и Нидерландах снизят поставки оборудования ASML в Китай на 15 %.

Эксперты полагают, что новые ограничения США на поставку оборудования для EUV-литографии теперь соответствуют ограничениям в Нидерландах. Но в вопросе регулирования DUV-машин США пошли дальше, что вызвало недовольство: группа голландских политиков, включая законодателей от двух партий правящей коалиции, призвала своё правительство выступить против новых мер США.

Генеральный директор ASML Питер Веннинк (Peter Wennink) также публично выступил против этих мер и предупредил, что они могут побудить Китай к разработке конкурирующих технологий. «Чем больше вы будете оказывать на них давление, тем больше вероятность, что они удвоят свои усилия», — заявил он.

«Соединённые Штаты провели свой собственный анализ безопасности. Они имеют на это право», — заявила министр внешней торговли Нидерландов Лейсье Шрайнемахер (Leisje Schreinemacher) в парламенте на этой неделе. Она полагает, что Европейский Союз должен играть более важную роль в обсуждениях с США по контролю за экспортом чувствительных технологий и собирается поднять этот вопрос перед премьер-министром Марком Рютте (Mark Rutte) в Брюсселе.