در تحولی که می‌تواند معادلات صنعت جهانی نیمه‌هادی را دگرگون سازد، شرکت بین‌المللی تولید نیمه‌هادی چین (SMIC) موفق شده تراشه‌ای در رده فناوری ۵ نانومتر تولید کند؛ آن‌هم بدون استفاده از فناوری پیشرفته لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV). در ادامه با بررسی دقیق این خبر مهم همراه ما باشید.
چرا تصور پایه، فقط توسل به EUV است؟
در فناوری ساخت تراشه‌های بسیار پیشرفته (۵ نانومتر و پایین‌تر)، لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) به‌عنوان راهکار اصلی شناخته می‌شود؛ زیرا از نوری با طول موج ۱۳.۵ نانومتر استفاده می‌کند که امکان ترسیم الگوهایی بسیار ریز و دقیق بر سطح ویفر سیلیکونی را فراهم می‌سازد.
در مقابل، لیتوگرافی فرابنفش عمیق (DUV) با طول موج حدود ۱۹۳ نانومتر، از نظر فیزیکی با محدودیت پراش نور مواجه است و وضوح الگوها را کاهش می‌دهد. این محدودیت باعث می‌شود که در فرآیند DUV، خطوطی با عرض کمتر از ۱۰ نانومتر به‌طور طبیعی قابل تفکیک نباشند و دقت مورد نیاز برای تولید ترانزیستورهای بسیار کوچک حاصل نشود.
اتفاق بزرگ به لطف تلاش و ممارست خارج از تصور چینی‌ها
در غیاب دسترسی به EUV به دلیل تحریمهای صادراتی، شرکت SMIC چین توانسته با بهره‌گیری از تکنیک‌های چندمرحله‌ای نظیر الگوی‌یابی چهارگانه خودتراز (SAQP) بر این محدودیت‌ها غلبه کند. این روش شامل تکرار چندین چرخه از لیتوگرافی، لایه‌نشانی، اچینگ (حکاکی) و نازک‌کاری ساختاری است که به کمک آن می‌توان الگوهایی با دقت بالا و مقیاس نانومتری ترسیم کرد.
هرچند این فرآیند بسیار پیچیده‌تر، پرهزینه‌تر و زمان‌برتر از استفاده مستقیم از EUV است، اما موفقیت در آن نشان‌دهنده سطح بالای مهندسی فرآیند و کنترل دقیق پارامترهای ساخت در کارخانه‌های SMIC است؛ موضوعی که تا پیش از این، توسط بسیاری از کارشناسان، غیرممکن تلقی می‌شد.
این موفقیت بی‌سابقه، آن‌طور که تحلیل‌گر حوزه نیمه‌هادی «ویلیام هوو» در شبکه اجتماعی ایکس (توئیتر سابق) گزارش داده، تنها بر پایه مهندسی نوآورانه و بهره‌گیری از روش‌های پیچیده با استفاده از تجهیزات لیتوگرافی فرابنفش عمیق (DUV) حاصل شده است.
در رشته‌توئیتی که توجه بسیاری از فعالان حوزه فناوری را به خود جلب کرد، Huo نوشته است:
خبر داغ: چین بدون EUV تراشه ۵ نانومتری ساخت. بگذارید این واقعیت را هضم کنیم. نه خبری از ASML هست، نه Nikon؛ فقط DUV، مهندسی هوشمندانه و اراده صنعتی محض.
این پیشرفت صرفاً یک جهش فنی نیست، بلکه پیام ژئوپلیتیکی پررنگی نیز در دل خود دارد. هوو تأکید می‌کند که استفاده از روش پیچیده الگوی‌یابی چهارگانه خودتراز (Self-Aligned Quadruple Patterning یا SAQP) در کنار تکنیک‌های پیشرفته DUV، نتیجه‌ای را رقم زده که به گفته او «تحقق قانون مور با زور، نه با ظرافت» است.
به شرط حقیت داشتن ادعای مطرح شده توسط چینی‌ها، باید این موفقیت را یکی از عجیب‌ترین پیشرفت‌های سالیان اخیر صنعت نیمه‌هادی بدانیم
هوو این موفقیت را نمادی از استقامت چین در برابر تحریمهای ایالات متحده و گامی بلند به سوی خودکفایی تکنولوژیک در صنعت نیمه‌رسانا دانسته است. سرمایه‌گذار معروف، «چامات پالیهاپیتیا»، نیز با پاسخ به این رشته‌توئیت، تأکید کرد:
فقط یک نبرد وجود دارد که باید در آن پیروز شد... برتری فنی. کشورهایی که از نظر فنی برترند، از نظر نظامی و اقتصادی نیز بر دیگران چیره خواهند شد. چین اکنون دوشادوش آمریکا ایستاده، اما اگر آمریکا تمرکز کند، می‌تواند پیروز شود.
او هشدار داد که چنانچه آمریکا همچنان درگیر بوروکراسی و قوانین دست‌وپاگیر بماند و نوآوری را فدای پیشرفت روند کند، ممکن است برتری خود را از دست بدهد.
تحلیل فنی: بدون EUV هم می‌شود
همانطور که در ابتدای این مقاله نیز گفتیم، سال‌ها این باور در صنعت میکروالکترونیک وجود داشت که بدون استفاده از لیتوگرافی EUV، ساخت تراشه‌های در ابعاد ۵ نانومتر و کوچک‌تر امکان‌پذیر نیست. چرا که تنها شرکت ASML در هلند توان ساخت این تجهیزات را دارد و صادرات آنها به چین به دلیل محدودیت‌های ایالات متحده ممنوع شده است.
اما SMIC با تکیه بر تجهیزات DUV و به‌کارگیری روش SAQP که شامل چندین مرحله لیتوگرافی و حکاکی دقیق است، موفق شده جای خالی EUV را پر کند. این فرآیند گرچه کندتر، پرخطاتر و پرهزینه‌تر است، اما ظاهراً نتیجه داده است. در نظر داشته باشید که گفته می‌شود، تراشه‌های ۵ نانومتری SMIC هم‌اکنون در دستگاه‌هایی مانند گوشی Huawei Mate 60 که قابلیت تماس ماهواره‌ای دارد، استفاده شده‌اند.
در نظر داشته باشید که چند ماه پیش نیز در این خبر با شما در مورد شایعات پیرامون برنامه SMIC برای رسیدن به فناوری 5 نانومتری در سال 2025 صحبت کرده بودیم؛ اتفاقی که به نظر حالا محقق شده است!
فناوری سطح اول، نه تقلیدی
پیشرفت SMIC نشان‌دهنده رشد چشمگیر چین در ساخت تجهیزات نیمه‌رسانا نیز هست. هوو به شرکت‌هایی مانند AMEC اشاره می‌کند که در زمینه تجهیزات حکاکی اکنون هم‌تراز با شرکت آمریکایی Lam Research ارزیابی می‌شود و همچنین شرکت NAURA که ابزارهای شست‌وشوی ویفر آن با نمونه‌های شرکت ژاپنی TEL رقابت می‌کنند. این شرکت‌ها دیگر صرفاً دنباله‌رو هم‌پیمانان آمریکا نیستند، بلکه بخش مهمی از زنجیره تأمین مستقل چین را تشکیل داده‌اند.
هوو با تأکید به این موضوع در توییتی دیگر گفته است:
این (عملکرد) فقط یک کپی‌کاری نیست، این‌ها (منظور شرکت‌هایی مانند SMIC است) کارخانه‌های پیشرو (Frontline fabs) هستند. چین دیگر صرفاً مقلد نیست؛ بلکه اکنون با تکیه بر فناوری بومی خود، مسیر مستقلی را پیش گرفته است.
تحریم‌هایی که نتیجه عکس دادند؛ رشد شتابان هواوی
توانمندی SMIC تنها به تراشه‌های پیشرفته حوزه گوشی‌های هوشمند محدود نمی‌شود. همانطور که در این خبر از شهر سخت‌افزار خواندید، هواوی اخیراً شتاب‌دهنده هوش مصنوعی Ascend 920 را معرفی کرده که گفته می‌شود با فرآیند ۶ نانومتری SMIC تولید شده است. این تراشه، با تکیه بر لیتوگرافی چند الگویی (Multi-patterning) مبتنی بر DUV، عملکردی در حدود ۹۰۰ ترافلاپس (۳۰ تا ۴۰ درصد بیشتر از نسل قبلی خود یعنی Ascend 910C) و پهنای باند حافظه‌ای معادل ۴ ترابایت بر ثانیه ارائه می‌دهد.
در همین رابطه بخوانید:
- معرفی پردازشگرهای ویژه AI چینی با قدرت بیشتر از انویدیا GB200
- ضرر میلیارد دلاری انویدیا بدون صادرات تراشه H20 به چین
در واقع، محدودیت‌هایی که ایالات متحده در ارسال شتاب‌دهنده‌های H20 شرکت انویدیا به چین وضع کرده بود، نتیجه‌ای عکس داشته و باعث رونق جایگزین‌های داخلی فناوریهای پیشرفته نیمه هادی در چین شده است.
طبق اعلام منابع داخلی (چین)، حالا بسیاری از شرکت‌های چینی به سراغ تراشه‌های هواوی آمده‌اند که نیازی به مجوزهای پیچیده صادراتی ندارند. بدین ترتیب، تحریم‌هایی که برای زمین‌گیر کردن هواوی طراحی شده بودند، خود به موتور محرک رشد آن تبدیل شده‌اند؛ تحولی که تراشه‌های پیشرفته DUV شرکت SMIC نقش کلیدی در آن ایفا کرده‌اند.
گام بعدی: تراشه ۳ نانومتری با DUV؟
همانطور که عنوان شد، حذف دسترسی به EUV، موجب توقف پیشرفت نشده، بلکه مسیر آن را تغییر داده است. تراشه‌های ۵ نانومتری بر پایه DUV شاید به پای نمونه‌های ساخته‌شده با EUV در شرکت‌هایی مانند TSMC یا سامسونگ نرسند، اما برای بسیاری از کاربردهای مدرن از جمله هوش مصنوعی، مودم‌ها و ارتباطات 5G و محصولات الکترونیکی پرقدرت، کاملاً کفایت می‌کنند.
شنیده‌ها حاکی از آن است که SMIC حتی در حال آزمایش تکنیکی پیشرفته‌تر با عنوان الگوی‌یابی هشت‌گانه خودتراز (SAOP) برای رسیدن به فناوری ۳ نانومتری با استفاده از DUV است. اگرچه این ایده در نگاه اول ناممکن به نظر می‌رسد، اما به واسطه این ممارست باورنکردنی چینی‌ها، شاید روزی در شهر سخت‌افزار خبر آن را نیز به اطلاع شما دوستان برسانیم!
در صورت موفقیت، این رویکرد می‌تواند معادلات مربوط به لیتوگرافی، وابستگی به ابزارهای خاص و تسلط ژئوپلیتیکی بر زنجیره تأمین تراشه را برای همیشه تغییر دهد. اما فراتر رفتن از آن به واقع از حد تصور خارج است!
قانون مور، بازنویسی شده
یکی از بخش‌های جالبی که در رشته توییت ویلیام هو آمده به تغییر کلی قواعد بازی اشاره دارد. هوو در پایان رشتو خود این‌گونه نوشته است:
قانون مور نمرده؛ فقط به شانگهای مهاجرت کرده.
هو معتقد است که آینده فناوری تراشه‌ها دیگر در اختیار کسانی نیست که بهترین ابزارها را دارند، بلکه در دست کسانی است که از ساختن باز نمی‌ایستند. هو اشاره می‌کند که «قوانین بازی در حال تغییرند و DUV آتش این تحول را روشن کرده است».
نظر شما در مورد این خبر چیست؟ آیا چینی‌ها می‌توانند با فناوری ساخت 5 نانومتری DUV، شانه به شانه غول‌هایی مانند TSMC و سامسونگ که از پشتیبانی کامل ASML و بلوک غرب برخوردارند زده و با آنها رقابت کنند؟
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت