V posledních letech je zajímavé sledovat vývoj čínské výroby čipů. SMIC vyvinulo 7nm proces a posléze technologií, kterou označuje 5nm, přestože nemá přístup ke kritické EUV technologii od ASML. Nicméně dál to bez ní zdá se už moc nejde. Vedle SMIC ale vlastní technologie vyvíjí i Huawei, která přišla s velkým překvapením: Místo toho, aby se pokusila přijít s vlastními EUV stroji, jak se očekávalo, oznámila alternativní vizi bez EUV.
Technologie LogicFolding
Huawei v pondělí na šanghajském EEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS 2026) představila nový princip či paradigma návrhu čipů s technologií LogicFolding. Ta má dohnat globální lídry ve výrobě čipů jako TSMC a dosáhnout výkonu odpovídajícího 1,4nm čipům. Klíčové je, že má jít o proces, který nebude potřebovat EUV optickou litografii, což je technologie exkluzivně poskytovaná pouze stroji nizozemské firmy ASML a také technologie vysoce náročná, takže se ji zatím nepodařilo napodobit jiným dodavatelům.
Nicméně důležitý detail je, že LogicFolding nebude 1,4nm výrobní proces – co je přislíbeno, je že výsledné čipy by podle Huawei měly dosahovat podobný výkon a také by měly mít o 53,5 % vyšší hustotu tranzistorů a o 41 % lepší energetickou efektivitu než aktuální čínské výrobní procesy dostupné Huawei například v továrnách SMIC (tedy zřejmě již zmíněný 5nm proces). Má ale jít o obdobu či proces podobné „třídy“, ne přímo o 1,4nm proces (což lze brát jako doklad nezbytnosti technologie EUV), a tyto vlastnosti budou dosažené jinými způsoby než klasickým zmenšením výrobního procesu.
Tím jiným přístupem má být 3D stavba čipu, či by se také dalo říci stavba vrstvená. To je koncept, o němž se perspektivně uvažuje už delší dobu. Pro Huawei ale skýtá nadějnou cestu právě proto, že dává jinou možnost, jak škálovat hustotu tranzistorů a výkon, když nelze získat přístup k technologii EUV.
Laser použitý při výrobě čipů
Klíčovým prvkem technologie LogicFolding má být zkrácení drah signálu v čipu, které limitují jeho dosažitelné frekvence a energetickou efektivitu. Konvenční výrobní procesy zlepšení v tomto směru dosahují právě zvyšováním hustoty tranzistorů tím, že se zmenšují jejich rozměry a tím i celý čip, což ale Huawei bez EUV už nemůže. Místo toho proto firma chce zkrátit trasu signálu právě rozložením čipu do vrstev. Některé z vodičů v integrovaném obvodu, které jsou dlouhé kvůli potřebě realizovat celý komplexní obvod v rovině, se u 3D čipu s více vrstvami realizují kratším vertikálním propojením mezi vrstvami a více vrstev umožňuje přiblížit k sobe tranzistory a bloky, které by u čipu tvořeného v rovině musely od sebe být daleko.
Tau místo Moora
Huawei tento způsob škálování výkonu čipu pomocí zkracování vzdáleností (v tomto případě skrze 3D návrh čipu) označuje jako „Zákon Tau“, což má být náhrada za Mooreův zákon závisející na zmenšování tranzistorů. Zákon Tau spočívá v tom, že se sice nezmenšují tranzistory, ale protože se k sobě přibližují v rámci celého obvodu, je možné dosáhnout vyšší celkové hustoty a vyšší frekvence (a tím výkonu).
Nevýhodou je samozřejmě zvýšená komplexita a potřeba zvládnout extrémně přesné napojení jednotlivých vrstev čipu na sebe (pokud je 3D čip tvořen z více waferů), či jejich postupnou tvorbu ve vrstvách na jednom waferu. Nejde tedy asi o řešení automaticky lepší než „globální“ přístup spoléhající se aktuálně na „Moora“ pomocí EUV technologií. Je docela dobře možné, že pokud by Huawei nebyla tlačena okolnostmi, nevybrala by si 3D čipy jako řešení – nebo ne v tomto momentě.
První mobilní čip už letos?
Podle He Tingba, prezidenta HiSiliconu, což je část Huawei navrhující procesory (jako jsou SoC Kirin pro mobily), už firma vyrobila 381 různých zkušebních čipů, na kterých si LogicFolding vyzkoušela, a technologie je zralá pro reálné nasazení. Už tento podzim uvede na trh první mobilní čip Kirin, který ji bude používat – má jít o SoC pro vlajkové telefony Huawei/Honor.
Je třeba upozornit, že ten ještě nebude mít ony parametry podobné 1,4nm čipům – to má být až výhledový výsledek dalšího vývoje, ke kterému se směřuje. Parametrů „1,4nm třídy“ prý bude technologie LogicFolding dosahovat kolem roku 2031.
Vítězství to nemusí být nadlouho
Svádí to číst tuto zprávu jako vítězství Číny nad západními (zejména americkými) sankcemi. Není to ale tak, že by odepření EUV ve skutečnosti Čínu posílilo tím, že by dodalo impulz k vyvinutí alternativy. Jak už bylo zmíněno, koncept 3D konstrukce čipů a právě jeho výhoda v tom, že se mohou výrazně zkrátit některé vzdálenosti mezi bloky v čipu, je znám delší dobu – a není to tak, že můžete mít jen jedno, buď EUV, nebo 3D čipy. Západní firmy podle všeho 3D čipy chystají také -podle některých úniků by mohlo určité počáteční využití tohoto konceptu nastat v architektuře Zen 7 od AMD, která bude mít L2 cache jader v odlišné vrstvě (určitým prekurzorem je už dnešní 3D V-Cache, která ale asi ještě moc nevyužívá onoho potenciálu zkrácení cest mezi tranzistory).
Práce v cleanroomu polovodičové továrny SMIC
V momentě, kdy globální výrobci začnou také 3D čipy vyrábět, budou mít opět výhodu, protože budou těžit nejen z onoho „zákona Tau“, ale navíc i z tradičního zmenšování tranzistorů pomocí EUV a později High-NA EUV křemíkové litografie.
Není to tedy tak, že by Huawei našla nějakou alternativu k EUV technologii – firma se jen snaží zlepšit vlastnosti svých čipů těmi způsoby, které ji zbývají, a když nemůže mít A, bude mít alespoň B. Potíž je v tom, že západní či globální firmy budou mít A i B současně. Nakonec tedy EUV výroba a „Moorův zákon“ stále budou tím klíčovým a rozdílovým technologickým faktorem, takže sankce, které budou Číně bránit v přístupu k EUV technologiím, budou v praxi pořád fungovat.
To samozřejmě nesnižuje hodnotu technologie, kterou teď Huawei představila. Je docela pravděpodobné, že pod tlakem okolností firma bude první a na nějakou dobu vedoucí v nasazení koncepce 3D výroby čipů do praxe, byť to nemusí být navždy. Také je ovšem docela dobře možné, že za to Huawei bude platit horší výtěžností a celkově vyššími náklady výroby čipů. Je to asi i docela pravděpodobné, protože ekonomické faktory jsou nejspíš důvod, proč třeba TSMC zatím staví stále jen na plošných čipech a škálování pomocí EUV, místo aby se už dříve pustila cestou přechodu na 3D čipy jako Huawei.
Zdroj: Tom’s Hardware
