Čína má tranzistory, které by konkurovaly 3nm a 2nm procesu bez potřeby drahých EUV strojů

Jak bylo vidět i z žebříčku foundry výrobců čipů, který jsme tu nedávno měli, Čína je v křemíkovém průmyslu čím dál silnější. Věc, která ale její firmy brzdí, je zablokovaný přístup k nejpokročilejším strojům na výrobu čipů od nizozemské společnosti ASML kvůli sankcím. Bez tzv. EUV přístrojů není možné na čipu „kreslit“ tak jemné struktury, což je překážka pro technologie menší než 7 nm. Nemusí to ale být překážka nepřekonatelná.

Přečtěte si také:

Vzestup čipů z Číny: SMIC je (skoro) druhým největším foundry výrobcem po TSMC, už dohnalo Samsung

Čína může mít 3nm a 2nm proces i přes sankce na EUV technologii

Čínský institut IMECAS (Institut pro mikroelektroniku čínské akademie věd) podle zprávy tchajwanského webu DigiTimes vyvinul postup, kterým lze vyrábět pokročilé nanodestičkové tranzistory typu GAAFET bez EUV strojů. Tedy se standardními tzv. DUV stroji používajícími 193nm vlnovou délku, které jsou relativní komoditou (vyrábí se jimi valná většina i obyčejných čipů) a Čína k nim má snadný přístup.

Tranzistory typu GAAFET jsou přitom pokročilá nanostruktura, která tvoří základ dnešních nejmodernějších technologií – 2nm procesoru TSMC, 3nm a 2nm procesu Samsungu a 1,8nm procesu Intelu (technologie 18A, která nicméně svými parametry konkuruje spíše 3nm technologii TSMC, která ještě GAAFETy nemá). Kanál tranzistoru je v nich tvořený nanodestičkami, přesněji štosem několika nanodestiček, takže kanálů je více pro lepší parametry. Tyto nanodestičkové kanály jsou ze všech stran obklopeny materiálem brány, což zlepšuje schopnosti tranzistoru pracovat při extrémně malých rozměrech, kde dosud využívané tranzistory FinFET mají čím dál větší problémy.

IMECAS demonstroval technikou, kterou lze vyrobit tranzistor typu GAAFET s použitím starších DUV technologií odpovídajících těm, používaným se 7nm procesem (nebo nominálně 5nm procesem SMIC, který se také snaží obejít potřebu EUV).

Nicméně je třeba upozornit, že to ještě není nějaký průlom, který by okamžitě měnil situaci pro čínský čipový průmysl. Demonstrovaný postup je experimentální a zatím zřejmě vytvořil jen individuální strukturu tranzistoru, ne nějaký celý testovací čip. Převedení takového postupu do masové průmyslové výroby, kdy je třeba na čipu vyrobit miliardy tranzistorů jen s naprostým minimem defektů na jeden wafer, je odlišný problém, který může být mnohem obtížnější vyřešit.

Parametry nejsou jasné

Není známo, jaké jsou parametry či rozměry tohoto tranzistoru ani jak by vypadal ve srovnání s komerčně dostupnými výrobními procesy. Těžko tedy říct, jaká by byla hustota tranzistorů v čipu a jak blízko nebo daleko má do tranzistorů třeba 2nm procesu Samsungu a TSMC a zda by v praxi nebyl spíše na úrovni výrazně starších technologií, třebaže používá nejmodernější strukturu typu GAAFET.

Nicméně funkčnost tranzistoru byla ověřena: Byly údajně naměřeny poměry proudů mezi otevřeným a zavřeným stavem 7,6 ×10⁵ a 9,7 ×10⁵. Tento vývoj každopádně dokládá schopnosti čínského výzkumu a to, že by se zemi mohlo podařit obejít bariéry, které jí nyní zákaz exportu EUV strojů klade. Nicméně to neznamená, že se je opravdu povede „překonat“. I kdyby byl vyvinut úspěšný postup výroby třeba 3nm a 2nm GAAFETových čipů bez EUV, nejspíš pořád bude trpět tím, že musí technické problémy řešit alternativními cestami, takže bude mít horší parametry, může mu trvat déle, než se dostane na trh, a také může mít horší ekonomii.

Ač jsou totiž DUV stroje výrazně levnější a méně náročné než ty EUV, jejich horší schopnosti vytvářet extrémně malé struktury vedou k tomu, že se tranzistory a nejjemnější kovové vrstvy nad nimi musí exponovat několika kombinovanými průchody (tzv. multiple patterning), což výrazně prodlužuje zpracování, snižuje kapacitu strojů a opět tak technologii prodražuje. A navíc to může i přinést vyšší výskyt defektů, to vše s výsledkem, který se třeba může nějak přiblížit kvalitě čipu vyrobeného s EUV technologií, ale nejspíš se jí úplně nevyrovná.

Nedostupnost schopností EUV technologie tak nejspíš vždy bude problém, pokud se Číně nepodaří její ekvivalent získat. I pokud by se bez EUV podařilo rozjet třeba 2nm technologii, problém znovu vyvstane na 1,4nm, 1nm a dalších generacích, které budou zvýšené rozlišení EUV strojů (nebo jejich evoluce, High-NA EUV technologie) potřebovat o to více.

Zdroj: Tom’s Hardware