چین در سالهای اخیر با سرمایهگذاری گسترده برای بومیسازی صنعت نیمهرسانا، به دستاوردهای قابل توجهی رسیده است. اما سؤال اصلی اینجاست که این پیشرفتها تا کجا قابل اتکا هستند و گلوگاه اصلی چین در رقابت با غولهای تجهیزاتسازی، بهویژه ASML، کجاست؟
در دو سال اخیر، شواهد متعددی از انعطافپذیری فنی چین به ثبت رسیده است. شرکت SMIC با بهرهگیری از تکنیکهای چندالگوبرداری (Multi-Patterning) روی دستگاههای موجود، توانست پردازندههای ۷ نانومتری را به مرحله تولید برساند.
هواوی نیز با سری چیپستهای Kirin و شتابدهندههای هوش مصنوعی Ascend نشان داد که محدودیتهای صادراتی نتوانسته توسعه معماری بومی را متوقف کند.
علاوه بر این، شرکت CXMT نیز اخیراً تولید محدود حافظههای HBM3E را آغاز کرده است؛ فناوریای که در شتابدهندههای هوش مصنوعی و سامانههای پردازش پرقدرت کاربرد حیاتی دارد و گام مهمی برای صنعت حافظه این کشور محسوب میشود.
با این حال، زمانی که بررسیهای کارشناسی از لایه طراحی، معماری و بستهبندی به «تجهیزات کلیدی ساخت» و بهطور خاص سامانههای لیتوگرافی فرابنفش بسیار شدید (EUV) منتقل میشود، واقعیت فنی شکل کاملاً متفاوتی به خود میگیرد.
بنابر گزارش بلومبرگ، ارزیابی جدید بانک سرمایهگذاری UBS که بر پایه بررسی فعالیتهای پتنتی در حوزههایی مانند منابع نور و زیرسیستمهای لیزری صورت گرفته، نشان میدهد که سطح توسعه فناوری EUV چین، بر اساس الگوی فعالیتهای ثبت اختراع، در نقطهای شبیه به وضعیت ASML در سال ۲۰۰۴ قرار دارد؛ ارزیابی تحلیلی که نشان میدهد چین در دهه آینده نیز بعید است بتواند یک جایگزین تجاری قابل رقابت با تجهیزات پیشرفته EUV شرکت ASML عرضه کند.
چین در وضعیت سال 2004 شرکت ASML قرار دارد ولی نباید فریب این فاصله زیاد را خورد
چرا لیتوگرافی EUV گلوگاه حیاتی زنجیره تامین است؟
در فرآیند ساخت نیمهرساناها، دستگاه لیتوگرافی تعیینکننده کوچکترین ابعاد قابل دستیابی روی ویفر سیلیکونی است. این تجهیزات از طریق تابش نور به ماسک و عبور آن از اپتیکهای فوقدقیق، الگوی مدارهای نانومتری را روی ویفر ثبت میکنند.
در گرههای پیشرفته، صنعت به فناوری EUV متکی است. این تجهیزات با تولید نور در طولموج ۱۳.۵ نانومتر، امکان الگودهی با وضوح بسیار بالا را فراهم میکنند و در مقایسه با فناوریهای قدیمیتر DUV، تعداد مراحل الگودهی پیچیده و پرهزینه موردنیاز برای لایههای پیشرفته را به شکل چشمگیری کاهش میدهند.
اهمیت راهبردی مسئله در این است که ASML تنها سازنده تجاری تجهیزات EUV در جهان است. تولیدکنندگان پیشرو نظیر TSMC، سامسونگ و اینتل برای تولید اقتصادی و در مقیاس بالا در گرههای پیشرفته، به تجهیزات EUV وابستگی فزایندهای دارند. عدم دسترسی چین به پیشرفتهترین دستگاههای EUV به دلیل محدودیتهای صادراتی، توسعه نمونه بومی را به یکی از اهداف راهبردی پکن تبدیل کرده است.
ارزیابی UBS؛ جایگاه واقعی صنعت تراشه چین
تحلیل تخصصی UBS به سرپرستی فرانسوا-زاویه بووینیه (François-Xavier Bouvignies)، بر بررسی روند ثبت اختراع در حوزههای کلیدی نظیر منابع نور EUV و زیرسیستمهای لیزری استوار است.
طبق این ارزیابی، سطح توسعه فناوری EUV چین بر اساس الگوی فعالیتهای ثبت اختراع، تقریباً با فاز تحقیقاتی و آزمایشی ASML در سال ۲۰۰۴ قابل مقایسه است؛ دورهای که ASML هنوز در حال توسعه و آزمون سامانههای EUV بود و حدود ۱۵ سال پیش از رسیدن این فناوری به تولید انبوه قرار داشت. بر همین اساس، تحلیلگران UBS پیشبینی میکنند که چین در دهه آینده نیز بعید است بتواند یک دستگاه EUV تجاری با توان رقابت در خطوط تولید انبوه توسعه دهد.
«فاصله یک دههای» یک برآورد تحلیلی بر پایه روند فعلی پتنتهاست، نه یک زمانبندی قطعی. سرعت پیشرفت چین، میزان تخصیص منابع و نرخ موفقیت در بومیسازی زنجیره تأمین میتواند این بازه زمانی را نوسان دهد.
پیچیدگی سامانه EUV؛ چالش یکپارچهسازی یک اکوسیستم فنی
یکی از دلایلی که فاصله چین با ASML را نمیتوان صرفاً با ساخت یک نمونه اولیه یا ثبت چند پتنت اندازه گرفت، پیچیدگی فوقالعاده بالای یکپارچهسازی سیستم است. یک دستگاه EUV از مجموعهای عظیم از قطعات و زیرسیستمهای بسیار دقیق تشکیل شده که هماهنگی همزمان آنها مستلزم دسترسی به لبه دانش در چندین حوزه مهندسی است:
- منبع نور و پلاسما: تولید نور پایدار ۱۳.۵ نانومتر از طریق مکانیسمهای پیچیده لیزر و پلاسما.
- اپتیک و سامانههای بازتابی: استفاده از آینههای فوقدقیق با زبری سطح در مقیاس چند ده پیکومتر برای هدایت فوتونها.
- کنترل حرکت ویفر (Stage Control): جابهجایی ویفر با شتاب و سرعت بسیار بالا، همزمان با حفظ دقت موقعیتیابی در مقیاس نانومتری.
- حسگرها و نرمافزار: سامانههای کنترلی و اندازهگیری برای جبران لحظهای انحرافات حرارتی و اپتیکی.
به همین دلیل، حتی اگر یک نمونه آزمایشگاهی بتواند نور EUV تولید کرده و الگویی را منتقل کند، هنوز فاصله زیادی تا ساخت دستگاهی وجود دارد که بتواند در یک محیط واقعی صنعتی، هزاران ویفر را با سرعت (Throughput)، دقت (Overlay) و بازدهی (Yield) قابل قبول پردازش کند.
تصویر متفاوت در DUV؛ پیشرفت سریعتر اما نیازمند اثبات صنعتی
اگر از EUV یک پله عقبتر بیاییم و به فناوری فرابنفش عمیق (DUV) نگاه کنیم، تصویر متفاوتی شکل میگیرد. فناوری Immersion DUV با قرار دادن لایهای از آب فوقخالص در مسیر نور، امکان دستیابی به وضوح بالاتر را فراهم میکند و همچنان بخش مهمی از تولید تراشهها را تشکیل میدهد.
تحلیلگران UBS بر این باورند که چین در این بخش بسیار سریعتر پیش میرود و ممکن است طی ۲ تا ۵ سال آینده به توانایی تولید انبوه تجهیزات DUV بومی دست یابد.
با این حال، درباره مقیاس واقعی این پیشرفت همچنان ابهام وجود دارد و منابع مستقل تاکنون شواهد کافی برای اثبات استقرار گسترده و پایدار اسکنرهای Immersion DUV بومی در خطوط تولید پیشرفته منتشر نکردهاند. تجهیزات بومی چین برای اثبات خود، باید قابلیت اطمینان، عملکرد پایدار و میزان Throughput رقابتی را در محیط تولید صنعتی نشان دهند.
چالشهای اقتصادی اتکا به DUV به جای EUV
تولیدکنندگان تراشه میتوانند با استفاده از تجهیزات DUV و روشهای چندالگوبرداری (Multi-Patterning)، برخی الگوهای ظریف را در چند مرحله ایجاد کنند. چین نیز از همین روش برای تولید تراشههای پیشرفته خود بهره برده است.
اما هرچه ابعاد مدارهای موردنیاز کوچکتر میشود، اتکا به DUV و Multi-Patterning تعداد مراحل پردازش، هزینه، احتمال خطاهای Overlay و فشار بر بازدهی (Yield) را بهشدت افزایش میدهد. این چالشهای فرآیندی و اقتصادی باعث میشود که بهرهگیری از EUV برای گرههای پیشرفته، از نظر صنعتی و تجاری بهمراتب توجیهپذیرتر و جذابتر باشد.
متغیر هدف متحرک؛ توسعه مداوم در ASML
مقایسه فناوری فعلی چین با وضعیت سال ۲۰۰۴ شرکت ASML یک نکته مهم دیگر را نیز در بر دارد: ASML در این سالها متوقف نشده است.
این شرکت پس از سالها تحقیق و توسعه، اکنون در حال تحویل و استقرار نسل جدید تجهیزات خود یعنی High-NA EUV به مشتریان پیشرو است؛ نسل جدیدی که وضوح بالاتر و امکان ساخت الگوهای متراکمتر را فراهم میکند. بنابراین چین در حالی برای نزدیکشدن به فناوری فعلی EUV تلاش میکند که مرزهای این صنعت همزمان توسط لیدر بازار در حال جلوتر رفتن است.
جمعبندی: شکاف اصلی در کجا تعریف میشود؟
بنابراین، اگر قرار باشد فاصله چین با ASML را در یک نقطه جستوجو کنیم، این فاصله بیش از هر چیز در لایه لیتوگرافی پیشرفته و بهطور مشخص اکوسیستم EUV دیده میشود؛ جایی که مسئله فقط طراحی یک تراشه یا حتی ساخت یک نمونه اولیه نیست، بلکه تولید یک ماشین صنعتی با دقت، Throughput و Yield قابل رقابت در مقیاس تجاری است.
چین ثابت کرده است که حتی در شرایط تحریم و محدودیت دسترسی به تجهیزات پیشرفته، توانایی قابل توجهی برای توسعه فناوریهای بومی و کاهش وابستگی خارجی دارد. اما ساخت دستگاهی که بتواند در لبه لیتوگرافی جهان با بالاترین سطح پایداری و بازده اقتصادی کار کند، همچنان پیچیدهترین بخش از مسیر خودکفایی صنعت تراشه این کشور محسوب میشود.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت