Čína už má vlastní 7nm proces. Podle analýzy čipu ho ale mohla okopírovat od TSMC

6
Křemíkové wafery v továrně Tower Semiconductor 1600
Křemíkové wafery v továrně Tower Semiconductor
-
Zdroj: Tower Semiconductor

Výzkumníci z TechInsights analyzovali čip MinerVa pro těžbu Bitcoinu a potvrdili, že čínská továrna SMIC, která ho vyrobila, má funkční 7nm proces. Jenže také zjistili, že se nápadně podobá procesu TSMC, takže může jít o další z případů krádeže technologií.

Zdá se, že čínský počítačový průmysl udělal hodně velký průlom v technologické soběstačnosti. Čína má sice továrny na čipy, ale v nejpokročilejších technologiích nedokázaly konkurovat tchajwanskému TSMC, korejskému Samsungu ani americkému Intelu. Teď ale čínská firma SMIC zřejmě úspěšně rozjela vlastní 7nm proces, čím by byla nedaleko za dnešním etalonem. I když panují pochybnosti, zda za tím nestojí vykradení technologie TSMC.

O tom, že SMIC chce vyvinout vlastní 7nm proces, jsme již měli zprávy z minulosti. Firma ovšem nemá přístup k EUV strojům, které jsou exkluzivně k dostání jen od nizozemské společnosti ASML, a USA na ni uvalily sankce. Takže bylo dost nejisté, zda z těchto plánů něco bude. Ukazuje se, že SMIC dokázalo nakonec vyvinout 7nm proces založený na expozici (patrně vícenásobné, nejspíš čtyřnásobné) běžně používaným „DUV“ (hlubokým ultrafialovým světlem o vlnové délce 193 nm).

Analytická firma TechInsights nyní informuje, že dle fyzických důkazů SMIC skutečně DUV 7nm proces má a vyrobilo na něm komerční produkt. Tím je ASIC firmy MinerVa sloužící pro plýtvání elektřinou neboli „těžbu“ kryptoměn, konkrétně Bitcoinu.

Snímek čipu MinerVa
Snímek čipu MinerVa (zdroj: TechInsights)

Takový produkt je asi relativně snadný cíl pro výrobu na úplně novém a potenciálně problematickém procesu (v tom smyslu, že může být těžké zvládnout potřebnou přesnost a kvalitu a výtěžnost či výskyt defektů mohou být na poměrně špatné úrovni). Algoritmus, který je při těžbě Bitcoinu třeba, je hodně jednoduchý, takže čip sestává hlavně z množství paralelních specializovaných jednotek počítajících hashovací algoritmus. Samotný čip je hodně malý (4,6 × 4,2 mm, tedy s plochou 19,4 mm²). Místo škálování plochy totiž těžební akcelerátory používají množství těchto čipů – v tomto případě by jich mělo být 120 s celkovou spotřebou 3,3 kW. Toto umožňuje úspěšnou výrobu i při vyšším výskytu defektů na waferech.

Deska s těžebními čipy MinerVa vyrobenými 7nm proceserm SMIC
Deska s těžebními čipy MinerVa vyrobenými 7nm procesem SMIC (zdroj: TechInsights)

Čip MinerVa tedy může být sice komerční produkt, ale současně možná byl i tzv. „test vehicle“, tedy testovacím čipem, s jehož pomocí byla technologie vyvíjena, laděna a ověřována. To, že funguje, nemusí ještě znamenat, že je technologie 100% hotová a připravená, každopádně už ale asi SMIC má 7nm proces hodně blízko dokončení a funguje na něm minimálně výroba logických obvodů. Podle TechInsights jím zatím není jasně demonstrována také schopnost výroby bloků paměti SRAM (pro registry, paměti cache).

Nicméně SRAM se většinou ladí na procesu od počátku (testovací wafery se SRAM bývají často první výsledek, kterým se firmy pochlubí), takže bychom čekali, že ji SMIC také bude mít zvládnutou. Zatím ale není jasné, zda bude škálování hustoty bloků SRAM také odpovídat parametrům 7nm procesu, jako mu podle TechInsights zřejmě odpovídá (aspoň zhruba) hustota logických obvodů.

Prace v cleanroomu polovodicove tovarny SMIC 02
Práce v cleanroomu polovodičové továrny SMIC (zdroj: SMIC)

Otázkou je, jaká by byla výtěžnost a parametry při výrobě komplexního čipu, jakým je moderní GPU nebo CPU. Je ale pravděpodobné, že se čínskému podniku podaří i toto, byť může kvalitativně zaostat za údajně extrémně dobrou výtěžností TSMC. SMIC asi má tu výhodu, že alespoň nemusí řešit, zda bude výroba ekonomická. Na tomto lokálním procesu bude mít zájem čínský státní (stranický?) a vojenský aparát, kterému může stačit vůbec možnost vyrobit doma 7nm čipy, bez ohledu na jinak nekonkurenceschopnou cenu.

Technologie okopírovaná od TSMC

Tento úspěch lokálního čínského průmyslu může ale mít svoje stinné stránky. V TechInsights provedli částečné reverzní inženýrství a přiklání se k názoru, že 7nm technologie SMIC nemusí vůbec být autonomně vyvinutá. Podle firmy se zdá, že je nápadně podobná a může být hodně přímou kopií 7nm procesu TSMC. Například klíčové rozměry struktur jsou údajně identické.

Čína poměrně ve velkém loví zaměstnance pro podniky jako SMIC na Tchaj-wanu například nabídkami vyšších platů, což se týká inženýrů, ale také vrcholových manažerů. Proto se zdá hodně pravděpodobné, že významná část know-how použitého v procesech SMIC může být v podstatě ukradená, nebo chcete-li mírněji řečeno získaná nelegitimně průmyslovou špionáží a neoprávněným získáním IP cizích firem. Podobná podezření ostatně provázela i to, jak Čína získala „vlastní“ know-how výroby operačních pamětí DRAM.

Toto by na mezinárodním trhu asi vedlo k patentovým a dalším sporům (které už TSMC proti SMIC i několikrát vedlo), ale čínský právní systém pravděpodobně bude SMIC krýt. Maximálním následkem by asi mohlo být, že SMIC nezíská zákazníky mimo interní čínský trh. Ale to je asi pro čínskou strategii podružné, zvlášť v situaci, kdy je SMIC beztak pod západními sankcemi.

Logo TSMC symbolizující wafer před budovou firmy (zdroj: TSMC)

Čína se přiblížila TSMC, ale teď narazí na problém EUV

Vlastnictvím 7nm technologie se teď SMIC (které doteď mělo maximálně 14nm proces) přiblížilo technologické špičce, nicméně stále zůstává pozadu. TSMC mělo 7nm proces v masové výrobě už od roku 2018, od roku 2020 již má o generaci novější 5nm proces a v dohledné době by mělo zprovoznit i 3nm technologii. Ta je teď dost možná už na stejné (ne-li větší) míře praktické použitelnosti jako 7nm technologie TSMC, takže tchaj-wanský lídr je pořád o dvě generace napřed.

Procesor AMD Ryzen 3000 kremikovy cip Matisse na 7nm procesu TSMC Fritzchens Fritz 10
7nm křemík vyrobený TSMC z procesoru AMD Ryzen 3000 (zdroj: Fritzchens Fritz)

Navíc tyto další pokročilejší generace už SMIC bude mít větší problém vyvinout. Zatímco 7nm technologie je realizovatelná bez použití EUV (i TSMC ji ze začátku zavedlo jen s DUV), 5nm a 3nm proces zatím bez EUV nikde neexistuje ani není plánován. Protože legální cestou nemá SMIC ke strojům na bázi EUV přístup, musela by firma buď nějaký někde sehnat proti vůli výrobce ASML, nebo by Čína musela vyvinout i vlastní nástroje pro EUV optickou litografii. To asi nelze vyloučit, ale bylo by to mnohem více práce na mnoho let (možná desetiletí). Tedy za předpokladu, že se znalosti a technologie ASML nepodaří také zcizit.

Zdroje: Tom’s Hardware, TechInsigths

Čína už má vlastní 7nm proces. Podle analýzy čipu ho ale mohla okopírovat od TSMC
Ohodnoťte tento článek!
3.5 (70%) 18 hlasů

6 KOMENTÁŘE

  1. Tak ono není otázkou jak západ dotáhnou (okopírováním, či jinak), ale kdy. Je jich mnogo a na rozdíl od Rusů se Číňan naučí všemu. Ne jen raketovému pohonu. Doteď neměli problém s přísunem západních technologií, ale od doby, co je Američani v tomto oboru přidušují mají jistě vývoj na vysoké prioritě.