В середине прошлого месяца японская компания Canon начала поставлять клиентам оборудование для печати 5-нм чипов без использования фотолитографии, а в этом месяце представители японского производителя пояснили, что такое оборудование будет примерно в десять раз дешевле систем для выпуска 5-нм чипов от ASML, а также будет потреблять в десять раз меньше электроэнергии.

Источник изображения: Canon

Напомним, ранее Canon хоть и выпускала литографическое оборудование, по его разрешающей способности могла конкурировать с ASML лишь в некоторой части ассортимента последней, причём в не самой передовой. На протяжении десяти лет Canon разрабатывала технологию нанопечати чипов, которая не подразумевает использования проекции фотошаблонов на кремниевую пластину. Стоит отметить, что оборудование для нанопечати предназначено для создания сравнительно небольших партий чипов, и не может претендовать на соперничество с системами ASML в массовом производстве. Уступая в производительности традиционному фотолитографическому оборудованию, новое технологическое решение обладает рядом преимуществ, по словам генерального директора Canon Фудзио Митараи (Fujio Mitarai), на которого ссылается Bloomberg.

По сравнению с оборудованием ASML для выпуска 5-нм чипов, предлагаемые Canon машины окажутся в 10 раз дешевле, как считает руководитель компании. Впрочем, окончательное решение по принятой ценовой политике пока не принято, но совершенно очевидно, что новый тип технологического оборудования Canon сделает выпуск чипов более доступным для небольших компаний. Даже крупные контрактные производители смогут охотнее браться за небольшие партии изделий, используя оборудование Canon, по мнению главы последней. Во-вторых, оборудование Canon данного семейства потребляет в десять раз меньше электроэнергии, чем используемое ASML для EUV-литографии. В наш век борьбы за экологию это важно, да и расходы на электроэнергию как таковые тоже удастся снизить.

Санкции японских властей против Китая, которые действуют с июля этого года, оборудование для нанопечати чипов напрямую не упоминают, но руководство Canon считает, что компания всё равно не сможет поставлять его китайским клиентам, поскольку с его помощью последние смогли бы выпускать компоненты «тоньше» 14-нм, а это не приветствуется ни японскими властями, ни США, ни другим их важным союзником — Нидерландами.

С первого января следующего года нидерландский холдинг ASML утратит возможность поставлять в Китай часть ассортимента своих литографических сканеров, предназначенных для работы с технологией DUV, но прочее оборудование для зрелых техпроцессов в этом году будет поставлять даже в бóльших количествах, поскольку этого требуют китайские клиенты.

Источник изображения: ASML

Напомним, что в третьем квартале китайский рынок определил 46 % выручки компании ASML, поэтому воспринимать пожелания местных заказчиков она склонна на полном серьёзе. Уже в этом году объёмы поставок оборудования в Китай для зрелой литографии ASML увеличит, чтобы лучше соответствовать возросшему уровню спроса. Старший вице-президент ASML Шэнь Бо (Shen Bo), отвечающий за бизнес компании в регионе, на прошлой неделе пояснил, что спрос на оборудование этой марки за пределами Китая подвергся существенным колебаниям на стадии спада рынка, но в Китае он остаётся очень высоким, если речь идёт об оборудовании для работы со зрелыми техпроцессами. Поставлять в Китай передовые сканеры для работы с EUV-литографией компания не может с 2019 года.

Китайские клиенты, по словам представителя ASML, потребовали поставить в этом году заказанные литографические системы как можно скорее. Этот год в целом, как признался Шэнь Бо, предоставил компании возможность наверстать упущенное за два предыдущих года в отношении китайских клиентов, перед которыми у ASML накопились невыполненные обязательства. В общей сложности, на китайском направлении компания набрала за два предыдущих года заказов на общую сумму 35 млрд евро. Компании, по словам представителя, ещё требуется сделать многое, чтобы превратить Китай в конкурентоспособный рынок в мировом масштабе.

С января ASML утратит возможность поставлять в Китай некоторые модели сканеров семейства TWINSCAN 2000, которые, по мнению американских чиновников, могут быть использованы для производства 7-нм и 5-нм чипов, заказываемых компанией Huawei Technologies. Тогда как в Китае рост на оборудование ASML растёт, на остальных географических направлениях он в третьем квартале снизился, новые заказы были получены на сумму 2,6 млрд евро, которая на 42 % меньше достигнутой во втором квартале.

По словам представителей ASML, для компании Китай продолжит оставаться важным рынком. За время своего присутствия в регионе компания продала около 1400 литографических и измерительных систем, начиная с 1988 года. ASML в ближайшие два года расширит свой локальный штат персонала, который участвует в разработке оборудования, его обслуживании и ремонте.

США активно сотрудничают с Японией и Нидерландами, чтобы запретить Китаю доступ к передовым полупроводниковым технологиям, использованным в 7-нанометровом чипе для Huawei Mate 60 Pro. Китайская компания SMIC, создавшая чип, продемонстрировала производственные возможности, вызвавшие серьёзную озабоченность в США. По информации от инсайдеров, SMIC пользовалась оборудованием ASML в сочетании с инструментами других компаний, что вызвало в Вашингтоне вопросы об эффективности контроля за передовыми технологиями.

Источник изображений: ASML

ASML играет ключевую роль в глобальной цепочке поставок чипов. Она обладает монополией на передовые системы литографии в сверхжёстком ультрафиолете (EUV), которые необходимы для производства самых передовых чипов, а также поставляет литографические сканеры для производства полупроводников по более зрелым техпроцессам.

ASML никогда не могла продавать свои системы EUV-литографии в Китай из-за экспортных ограничений. Но, по мнению отраслевых аналитиков, менее продвинутые системы для литографии в глубоком ультрафиолете (DUV) могут быть переоснащены оборудованием для осаждения и травления для производства 7-нанометровых и, возможно, даже более совершенных чипов.

Безусловно, этот процесс намного дороже, чем непосредственное использование EUV-литографии, что затрудняет масштабирование производства в конкурентной рыночной среде, однако китайское правительство готово взять на себя значительную часть затрат. Китайские компании уже много лет законно накапливают запасы DUV-оборудования, особенно после того, как в прошлом году США ввели экспортный контроль, к которому затем подключили Японию и Нидерланды. Но по словам источников, экспортные ограничения в отношении ASML были введены слишком поздно, чтобы остановить китайские успехи в производстве микросхем.

Давление со стороны США подтолкнуло правительство Нидерландов прошлым летом объявить о планах запретить компании ASML поставлять в Китай без лицензии три из четырёх своих самых передовых моделей машин для DUV-литографии, второй по мощности категории оборудования. В настоящее время ASML по-прежнему может экспортировать эту продукцию в Китай, но с января следующего года поставки будут полностью прекращены.

В этом году китайские производители микросхем увеличили количество заказов на литографическое оборудование в преддверии вступления экспортного контроля в полную силу в 2024 году. На долю Китая пришлось 46 % от всех продаж ASML в третьем квартале по сравнению с 24 % в предыдущем квартале и 8 % в первом.

Новые меры контроля, о которых администрация США объявила в этом месяце, ещё больше ограничивают экспорт оборудования для DUV-литографии. Согласно новым правилам, ASML по-прежнему сможет поставлять лишь свою наименее совершенную машину NXT:1980Di на китайские предприятия, производящие старые чипы. Это затронет поставки ASML на шесть заводов в Китае, включая одно предприятие SMIC. По прогнозам, новые экспортные ограничения в США и Нидерландах снизят поставки оборудования ASML в Китай на 15 %.

Эксперты полагают, что новые ограничения США на поставку оборудования для EUV-литографии теперь соответствуют ограничениям в Нидерландах. Но в вопросе регулирования DUV-машин США пошли дальше, что вызвало недовольство: группа голландских политиков, включая законодателей от двух партий правящей коалиции, призвала своё правительство выступить против новых мер США.

Генеральный директор ASML Питер Веннинк (Peter Wennink) также публично выступил против этих мер и предупредил, что они могут побудить Китай к разработке конкурирующих технологий. «Чем больше вы будете оказывать на них давление, тем больше вероятность, что они удвоят свои усилия», — заявил он.

«Соединённые Штаты провели свой собственный анализ безопасности. Они имеют на это право», — заявила министр внешней торговли Нидерландов Лейсье Шрайнемахер (Leisje Schreinemacher) в парламенте на этой неделе. Она полагает, что Европейский Союз должен играть более важную роль в обсуждениях с США по контролю за экспортом чувствительных технологий и собирается поднять этот вопрос перед премьер-министром Марком Рютте (Mark Rutte) в Брюсселе.

Ужесточаемые санкции США, Японии и Нидерландов, которые является мировыми лидерами на рынке литографического оборудования, вынуждают китайских производителей полупроводников всё чаще обращаться за такой продукцией к своим соотечественникам, и доля китайского оборудования на профильном рынке КНР к августу этого года достигла 47,25 %.

Источник изображения: TSMC

По крайней мере, на такую статистику ссылаются аналитики Huatai Securities, изучившие условия 182 конкурсных закупок оборудования для производства чипов китайскими компаниями, работающими в этой сфере. Если рассматривать период с июля по август текущего года, то доля выигранных китайскими поставщиками конкурсов достигла 62 %, едва не удвоившись по сравнению с показателем марта-апреля, который составлял 36,3 %. По сути, данная тенденция демонстрирует готовность китайских производителей чипов закупать отечественное оборудование в условиях усиливающихся санкций извне.

Как пояснили Reuters представители отрасли, перед введением санкций китайские производители чипов предпочитали использовать оборудование импортного производства, а отечественное приобретали в небольших количествах главным образом для экспериментального использования. Теперь же под угрозой усугубления санкций отечественный заменитель ищется буквально для каждой единицы оборудования, и если он доступен, то незамедлительно приобретается ради исключения рисков, связанных с санкциями.

По данным CINNO Research, в первом полугодии выручка десяти крупнейших поставщиков литографического оборудования в КНР выросла на 39 % год к году и достигла $2,2 млрд. На первых порах китайские компании ещё старались закупать альтернативы американскому оборудованию в Японии и Нидерландах, но по мере консолидации санкционных усилий союзниками США такая возможность будет утрачена.

Китайские поставщики оборудования стараются оправдать возложенные на них надежды. Например, оборудование для травления кремниевых пластин AMEC уже используется для обработки продукции, выпускаемой по продвинутой 5-нм технологии. По оценкам местных экспертов, китайское оборудование для производства чипов улучшается быстрее, чем ожидалось — примерно на два года опережая условный график. Впрочем, пока слабым местом китайских поставщиков является выпуск оборудования для оптической литографии. За восемь месяцев этого года только один конкурс на поставку такого оборудования был выигран в КНР отечественной компанией. При этом импорт литографического оборудования из Нидерландов за то же время вырос на 81,2 % до $3,3 млрд в денежном выражении. В третьем квартале поставки продукции нидерландской компании ASML в Китай формировали до 50 % выручки.

Принято считать, что китайская SMIC смогла наладить выпуск 5-нм процессоров HiSilicon Kirin 9000S для новейших смартфонов Huawei серии Mate 60, используя не столь совершенное DUV-оборудование ASML, дополненное сложной технологической оснасткой, поскольку не имела возможности покупать передовое EUV-оборудование с 2019 года. Некоторые источники считают, что SMIC успела закупить небольшое количество передовых EUV-сканеров ASML ещё до введения санкций властями Нидерландов в 2019 году. В любом случае, на разработку полноценных отечественных аналогов такого оборудования у китайских компаний уйдёт несколько лет.

Поставки литографического оборудования, которыми занимается нидерландская компания ASML — это растянутый во времени процесс и заказчики формируют бюджет на закупку заблаговременно. По этой причине резкое снижение объёма заказов на продукцию компании в третьем квартале — важный маркер, позволяющий говорить о наличии проблем в полупроводниковой отрасли.

Источник изображения: ASML

Сегодня ASML отчиталась о результатах деятельности за третий квартал текущего года, разочаровав отраслевых аналитиков. Компания сообщила, что объём заказов в денежном выражении за период последовательно сократился на 42 % до €2,6 млрд, тогда как инвесторы ожидали показателей на уровне €4,5 млрд. По словам генерального директора Петера Веннинка (Peter Wennink), макроэкономическая ситуация за прошедшие три месяца не улучшилась. Высокими остаются как темпы инфляции, так и ставки рефинансирования, многие участники экономической деятельности опасаются рецессии как в Европе, так и в США. Периодически трудностей добавляет и геополитическая обстановка — добавил глава ASML.

Выручка компании последовательно упала впервые за шесть кварталов до €6,7 млрд, хотя по итогам всего 2023 года производитель всё равно рассчитывает увеличить её на 30 % по сравнению с прошлым годом. В годовом сравнении квартальная выручка ASML выросла на 15,5 %. Зато в следующем году выручка ASML останется примерно на уровне текущего, признало руководство. Впрочем, прибыль компании в минувшем квартале последовательно сократилась с €1,94 до €1,89 млрд, что нельзя считать существенным ухудшением, да и в годовом сравнении она выросла на 11 %. Тем более, что норму прибыли удалось удержать на уровне 51,9 %, выше ожиданий руководства.

Как отметил Веннинк, клиенты ASML сейчас работают над выходом из затянувшегося кризиса, и переломным моментом может стать конец текущего года, после чего начнётся улучшение. Но пока участники рынка не готовы сказать, насколько быстрым оно будет. Для самой ASML следующий год будет переходным, как выразился глава компании, поэтому и прогноз по выручке получился консервативным. Зато в 2025 году делается ставка на существенный рост выручки. В текущем квартале ASML рассчитывает выручить от €6,7 до €7,1 млрд, удержать норму прибыли в диапазоне от 50 до 51 %. Расходы на исследования и разработки последовательно вырастут с €992 млн до €1,03 млрд.

Примечательно, что Китай в прошлом квартале формировал 46 % выручки ASML, хотя за три месяца до этого его доля не превышала 24 %, а в первом квартале вообще ограничивалась 8 %. По словам Веннинка, китайские клиенты рады приобретать то оборудование, от которого по разным причинам отказываются клиенты ASML из других стран. Однако с января следующего года вступят в силу новые ограничения на экспорт оборудования ASML в Китай со стороны властей Нидерландов. Скажутся на бизнесе компании и объявленные вчера изменения в правилах экспортного контроля США, пусть и только в средне- и долгосрочной перспективе, а не в этом году.

Введение администрацией Джо Байдена новых экспортных правил на поставки в Китай чипов и оборудования для их производства негативно отразятся на продажах ASML Holding NV в этой стране в среднесрочной и долгосрочной перспективе, сообщили в компании агентству Bloomberg. О том, что США расширяют перечень производственного оборудования, подпадающего под ограничения, рассказали во вторник Bloomberg высокопоставленные представители администрации.

Источник изображения: ASML

ASML заявила, что новые правила «вероятно, повлияют на региональные продажи её оборудования в среднесрочной и долгосрочной перспективе». Вместе с тем ASML предполагает, что они будут применяться к ограниченному числу китайских заводов, производящих современные полупроводники. Также компания не предполагает, что ограничения США окажут существенное влияние на её финансовые результаты в этом году.

Кроме того, ASML намерена обратиться за дополнительными разъяснениями к властям США по поводу сферы действия новых правил. Ранее в этом году ASML попала под прессинг США, требующих ограничить поставки передовых технологий в Китай, являющийся для неё одним из крупнейших рынков. Под давлением Белого дома правительство Нидерландов ввело ограничения на поставку в Китай оборудования для работы с иммерсионной литографией с глубоким ультрафиолетом (DUV), которые вступят в полную силу с 1 января 2024 года.

После объявления о введении США экспортных ограничений акции ASML сначала упали на 2,3 %, а затем выросли в цене на 0,4 %.

Долгое время отсутствие озабоченности американских властей способностью китайских компаний получать литографическое оборудование из Японии строилось на убеждении в том, что местные производители предлагают решения преимущественно для зрелой литографии. Canon на этой неделе разрушила этот миф, начав поставлять оборудование для изготовления 5-нм чипов, но использующее иной принцип работы, нежели машины лидирующей в данной сфере ASML.

Источник изображений: Canon

По крайней мере, как поясняет Bloomberg, установка Canon FPA-1200NZ2C нового поколения позволяет наносить на кремниевые пластины рисунок с минимальными размерами в 14 нм, что позволяет получать чипы, которые по своим характеристикам соответствуют 5-нм аналогам ведущих мировых производителей, изготовленным с использованием так называемой EUV-литографии. За счёт последовательных улучшений и совершенствования данного оборудования Canon даже рассчитывает создать условия для выпуска 2-нм изделий на этих машинах. При этом сам по себе метод обработки кремниевых пластин, применяемый Canon, имеет больше общего с печатью, а не фотолитографией как таковой, поскольку для переноса микроскопических структур интегральных микросхем на кремниевую пластину принцип проекции изображения вообще не используется.

Относительная новизна технологии в данном контексте добавляет проблем американскому правительству, которое стремится запретить поставки в Китай любого оборудования, позволяющего местным компаниям выпускать передовые чипы. Определённые договорённости в сфере литографии между властями США и Японии уже достигнуты, но оборудование Canon нового типа ими не покрывается. Представители компании пока не комментируют, будут ли правила экспортного контроля Японии регламентировать возможность поставки такого оборудования в Китай.

Нанопечатная литография долгое время считалась более дешёвой альтернативой оптической литографии, и в прошлом с её использованием экспериментировали производители микросхем памяти типа SK hynix и Kioxia. Последняя даже испытывала оборудование Canon для нанопечатной литографии, прежде чем оно было готово к серийному производству. На том этапе к оборудованию потенциальным заказчиком выдвигались претензии, преимущественно заключавшиеся в высоком уровне брака продукции.

Конкурирующая ASML из Нидерландов до сих пор оставалась ведущим мировым производителем литографических систем, позволяющих выпускать чипы с технологическими нормами 5 нм и меньше. В текущем году она рассчитывает увеличить выручку на 30 %, а все заказы на своё оборудование сможет удовлетворить только в следующем, как минимум. Ещё в 2014 году компания Canon поглотила разработчика систем для нанопечатной литографии Molecular Imprints, и с тех пор прилагала серьёзные усилия к развитию соответствующих технологий. Первое за долгое время новое предприятие Canon по выпуску литографического оборудования к северу от Токио будет введено в строй в 2025 году. Свою продукцию Canon поставляет и для нужд тайваньской TSMC — крупнейшего контрактного производителя чипов в мире.

Чисто формально Samsung Electronics не только опередила TSMC по срокам внедрения 3-нм техпроцесса на несколько месяцев, но и существенно обогнала конкурентов по срокам перехода на использование транзисторов с круговым затвором (GAAFET). Южнокорейский производитель теперь надеется опередить соперников в сфере освоения 2-нм техпроцесса, пусть и в ущерб экспансии уже запущенной 3-нм технологии.

Источник изображения: Samsung Electronics

Как сообщает DigiTimes со ссылкой на корейское издание Money Today, которое ссылается на посвящённые в планы Samsung источники, контрактное подразделение корейского гиганта сейчас сосредотачивает свои ресурсы и усилия на ускорении освоения 2-нм технологии, даже если ради этого придётся пожертвовать масштабами внедрения 3-нм техпроцесса. Использовать его в массовом производстве Samsung начала ещё с конца июня 2022 года, но отставшая где-то на полгода TSMC всё равно заполучила большее количество заказчиков на эту ступень литографии.

Отраслевые эксперты ожидают, что 2-нм техпроцесс и его аналоги получат существенное распространение только в 2025 году. Если Samsung Electronics рассчитывает стать серьёзным игроком на рынке контрактного производства чипов с использованием передовой литографии, ей нужно активно осваивать 2-нм нормы уже сейчас. По данным TrendForce, в первом квартале этого года TSMC контролировала почти 60 % мирового рынка услуг по контрактному производству чипов. Руководство Samsung хотело бы видеть компанию в статусе технологического лидера в этой сфере максимум через пять лет. Способность успешно освоить 2-нм техпроцесс будет во многом определять достижимость этой цели.

В рамках 3-нм технологии, как отмечают южнокорейские СМИ, компании TSMC и Samsung располагают сопоставимым уровнем выхода годной продукции, от 50 до 60 %, но если первая сосредоточилась на расширении производственных мощностей данного профиля, то вторая уже размышляет о переходе на 2-нм технологию. Ведётся заблаговременная работа с потенциальными клиентами, которые в будущем могли бы заказывать у неё выпуск 2-нм продукции по собственным проектам. В отличие от TSMC, компании Samsung в рамках 2-нм технологии не нужно впервые применять структуру транзисторов GAAFET, поскольку она была внедрена ещё на этапе 3-нм техпроцесса. При этом TSMC может начать тестовое производство 2-нм чипов уже в этом году, а ещё угрозу обеим старожилам рынка представляет быстрый прогресс Intel в этой сфере.

Несмотря на активную закупку ещё не попавшего под санкции зарубежного оборудования китайскими производителями чипов и некоторому прогрессу в части его импортозамещения, местная полупроводниковая промышленность всё ещё не может похвастать наличием адекватной для последующего прогресса производственной базой. Всё передовое оборудование китайского производства сосредоточено в научных лабораториях, а не на предприятиях отрасли.

Источник изображения: Bloomberg

Об этом, как поясняет South China Morning Post, на отраслевом мероприятии в августе рассказал заместитель председателя Китайской ассоциации производителей оборудования для выпуска электроники. Ли Цзиньсян (Li Jinxiang) дал понять, что китайской полупроводниковой отрасли предстоит преодолеть долгий путь, прежде чем удастся снизить зависимость от импортного оборудования. Ни одна из производственных линий на территории Китая, как он отметил, не оснащена литографической системой отечественного производства, поскольку основная их часть имеет статус прототипов и используется для научных изысканий.

Возможно, именно на этом убеждении основаны и выводы американских чиновников, которые после выхода на рынок смартфона Huawei Mate 60 Pro на базе выпущенного в условиях санкций китайского 7-нм процессора HiSilicon Kirin 9000s запустили собственное расследование. По словам министра торговли США Джины Раймондо (Gina Raimondo), это расследование установило, что у Китая нет возможности выпускать 7-нм чипы в массовых масштабах, если опираться на имеющиеся в распоряжении США доказательства.

Безусловно, Китай долгие годы пытается разработать собственные литографические системы передового класса, но лучшие модели полностью китайского оборудования этого типа, которые выпускает шанхайская компанией SMEE, сейчас способны работать только с 90-нм литографическими нормами. В этом отношении такой сканер на порядок уступает возможностям как японских, так и нидерландских образцов. Впрочем, китайские эксперты утверждают, что возлагать всю вину за отставание на туже компанию SMEE было бы несправедливо. Литографическая система состоит из множества компонентов, которые поставляются сторонними компаниями, и поставщики SMEE тоже заметно отстают от западных конкурентов. Сама компания только к концу года начнёт поставлять литографические системы, способные работать с 28-нм технологией. Чтобы продвинуться дальше возможности выпуска 7-нм чипов по обходным технологиям, как считают эксперты, китайским поставщикам нужно существенно продвинуться по всем ключевым компонентам.

По прогнозам аналитиков Albright Stonebridge Group, пройдёт не менее четырёх или пяти лет, прежде чем применимая в условиях массового производства литографическая система класса EUV появится в Китае стараниями местных разработчиков оборудования, полагающихся исключительно на локальных поставщиков компонентов. Лидером в поставках таких литографических сканеров на мировом рынке является компания ASML из Нидерландов, но власти этой страны запретили ей снабжать таким оборудованием китайских клиентов ещё в 2019 году, а теперь новые санкции готовятся расширить перечень запретов на более зрелую технику.

Во время пандемии расширение предприятий Intel в Ирландии сталкивалось с проблемами и задержками, а в декабре прошлого года часть местных сотрудников было решено отправить в длительный неоплачиваемый отпуск, но тогда же стало известно об успешном включении первого литографического сканера для работы с EUV, установленного на предприятии Fab 34. На этой неделе компания объявит о запуске серийного выпуска чипов по технологии Intel 4 в Ирландии.

Источник изображения: Intel

Пока что на сайте Intel красуется лишь лаконичный пресс-релиз, предвосхищающий соответствующее мероприятие, которое будет транслироваться 29 сентября. В эту пятницу, если верить заявлениям компании, её руководство примет участие в церемонии запуска массового производства полупроводниковых изделий по техпроцессу Intel 4 на территории Ирландии в Лейкслипе. Впервые в Европе, тем самым, будет налажен выпуск компонентов с использованием сверхжёсткого ультрафиолетового излучения (EUV).

В пресс-релизе отмечается, что данный технологический этап позволит Intel создавать лидирующие продукты: от процессоров для ПК, поддерживающих работу с командами для систем искусственного интеллекта (намёк делается на Meteor Lake) до чипов, работающих в составе крупнейших центров обработки данных в мире. Считается, что выпускать процессоры по технологии Intel 4, помимо Ирландии, компания будет также на предприятии в американском штате Орегон. В ближайшие годы EUV-оборудование для серийного производства чипов будет использоваться в США, Тайване, Южной Корее и Ирландии, во второй половине десятилетия к ним присоединится и Япония.

В условиях запрета на поставку в Китай EUV-сканеров компании ASML, китайским производителям придётся создавать собственные инструменты для литографии в сверхжёстком ультрафиолете для выпуска самых передовых чипов. Поскольку Китай в этом заметно отстаёт, он может выбрать другой путь для достижения цели и, в конечном итоге, может даже превзойти западные технологии. Этим путём обещают стать синхротронные источники света, мощность которых превзойдёт возможности плазменных лазеров ASML.

Электроны из накопительного кольца возбуждают лазерное излучение в сверхжёстком ультрафиолете. Источник: Tsinghua University

Синхротронные источники света — это обычно кольцевые ускорители электронов. Кольцо служит накопителем электронов, которые для формирования стабильного пучка сверхжёсткого ультрафиолетового излучения выводятся из него через специальную установку, в которой возникает когерентное излучение на длине волны лазера (плюс гармоники). В сканерах ASML излучение возникает из возникающей в процессе испарения капли олова плазмы. Очевидно, что во втором случае можно создать компактную литографическую машину, а при использовании синхротрона придётся строить фактически завод.

По оценкам китайских источников, для формирования EUV-излучения мощностью около 1 кВт потребуется создать накопительное кольцо диаметром от 100 до 150 м (не говоря о вспомогательных установках и строениях). Этой мощности хватит для производства чипов с технологическими нормами до 2 нм. Компания ASML сейчас массово производит передовые литографические EUV-сканеры мощностью до 500 Вт, что обеспечивает выпуск 3-нм чипов. Перед ней также стоит задача разработки более мощных источников EUV-света, которая по сложности не так уж далеко от китайских проектов EUV-«пушки».

Для обычной коммерческой компании, такой, как ASML, проект синхротрона как источника EUV-света неприемлем. Он тянет за собой большие затраты на создание объёмной инфраструктуры. В США, кстати, в лаборатории SLAC изучали возможность использования синхротронов для полупроводниковой литографии, но признали его неперспективным. В Китае же, где ресурсов и рабочей силы в избытке, построить завод с ускорительной установкой особого труда не составит. Если верить источникам, место для EUV-«пушки» уже подобрано. Её начнут строить в Сюньгане.

За последние два года вышло немало статей на тему создания стабильных микропучков для производства EUV-излучения (steady-state microbunching, SSMB). Большинство работ принадлежит китайским авторам. Также в Китае прошли тематические конференции на эту тему. Понятно, что для создания законченной инфраструктуры по производству чипов с использованием EUV-излучения потребуется намного больше усилий, чем постройка синхротрона. Прежде всего, это научная работа на многие годы вперёд. Китай показывает решимость пройти этот путь, а это дорого стоит.

Россия, кстати, тоже может пойти по этому пути. В ближайшие годы в стране начнут строить достаточно много синхротронов для решения целого спектра задач от материаловедения до фармацевтики. Из одного из них вполне может родиться проект фабрики по выпуску чипов с использованием синхротронных ускорителей.

До сих пор с той или иной уверенностью отраслевые источники говорили преимущественно о присутствии Apple в перечне заказчиков TSMC, использующих 3-нм техпроцесс. На этой неделе решила «выйти из тени» компания MediaTek, которая призналась, что 3-нм чипы семейства Dimensity пропишутся в готовых электронных устройствах со второй половины следующего года.

Источник изображения: MediaTek

TSMC и MediaTek соответствующее совместное заявление сделали на этой неделе, как сообщает издание Nikkei Asian Review. Первое поколение 3-нм чипов MediaTek будет использоваться не только в составе смартфонов различных марок, но и планшетах, бортовых системах автомобилей и других устройствах. Ключевыми клиентами MediaTek в сегменте смартфонов являются Samsung Electronics, а также китайские марки Xiaomi, Vivo и OPPO. Скорее всего, 3-нм чипы MediaTek нового поколения пропишутся в новых устройствах этих марок.

Данное заявление сделано весьма своевременно, учитывая высокий интерес общественности к прецеденту с появлением флагманского смартфона Huawei Mate 60 Pro на базе таинственного процессора HiSilicon Kirin 9000S неустановленного происхождения. Некоторые источники приписывают китайской компании SMIC способность выпускать 7-нм чипы в обход американских санкций, а американские чиновники уже призывают полностью перекрыть экспорт технологий из США для нужд Huawei и SMIC. Напоминание о технологическом превосходстве тайваньских MediaTek и TSMC в такой ситуации кажется весьма уместным с идеологической точки зрения.

До сих пор считалось, что также в числе первых заказчиков TSMC на выпуск 3-нм чипом будут Qualcomm, AMD, Intel и NVIDIA, но пока из тени официально вышли только Apple и MediaTek. С переходом на 3-нм техпроцесс второго поколения количество клиентов TSMC на данном направлении должно увеличиться.

Литографические машины, сочетающие работу со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV) и высокое значение числовой апертуры (High NA), являются необходимым инструментом для освоения так называемых «ангстремных» техпроцессов с нормами менее 2 нм, поэтому способность ASML наладить поставки таких систем до конца текущего года имеет критическое значение для её клиентов.

Источник изображения: ASML

Напомним, что Intel в своё время заявила о намерениях получить одну из первых таких систем (TWINSCAN EXE:5200) и установить её на строящемся предприятии в Огайо до конца 2024 года, чтобы к 2025 году наладить с её помощью выпуск компонентов по технологии Intel 18A. Стоимость одного сканера нового поколения достигает $340 млн против типичных для систем текущего поколения $150 млн.

Как отмечает Reuters, генеральный директор ASML Петер Веннинк (Peter Wennink) признался, что даже возникшие задержки не помешают компании отправить клиентам первые пилотные системы с высокой числовой апертурой до конца текущего года. Некоторые из поставщиков, по его словам, испытывали некоторые проблемы с наращиванием объёмов производства необходимых компонентов, а также качеством продукции, и это привело к небольшим задержкам. Но даже в таких условиях первый экземпляр новой литографической системы будет отгружен до конца текущего года, как заверил руководитель ASML.

Отдельно он отметил, что рост выручки компании на 30 % в текущем году будет обусловлен преимущественно увеличением объёмов продаж оборудования для работы с глубокой ультрафиолетовой литографией (DUV), которое, помимо прочих, востребовано китайскими клиентами. Такое оборудование в структуре выручки ASML даже перевесит более передовое для работы с EUV-литографией. Впрочем, по словам Веннинка, в следующем году перекос будет устранён, поскольку новые предприятия на Тайване и в США будут требовать поставок более современного оборудования.

С первого сентября власти Нидерландов должны ужесточить ограничения в отношении поставок в Китай оборудования, предназначенного для работы с глубоким ультрафиолетовым излучением (DUV). Поскольку об этих намерениях было известно заблаговременно, китайские производители чипов с января по июль увеличили импорт оборудования из Нидерландов на 64,8 % до $2,58 млрд.

Источник изображения: ASML

Напомним, что ASML является главным поставщиком литографических сканеров, необходимых для изготовления полупроводниковой продукции, и власти Нидерландов ещё с 2019 года ограничивают поставки их отдельных типов в Китай. Сперва запреты касались передовых сканеров, работающих со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV), но в этом году они распространятся и на более массовые DUV-сканеры. По данным JW Insights, за семь месяцев этого года импорт литографического оборудования из Нидерландов в Китай вырос в денежном выражении на 64,8 % до $2,58 млрд.

Ирония судьбы заключается в том, что в январе представители ASML упомянули $2,36 млрд в качестве ориентира по выручке на китайском направлении для всего 2023 года. Получается, что прогноз был превышен за первые семь месяцев года на весомые $220 млн. Китайский рынок, по прогнозу ASML, должен в этом году формировать около 14 % всей выручки компании. За один только июль в Китай было ввезено оборудования из Нидерландов на $626 млн, что почти в восемь раз больше результатов аналогичного месяца прошлого года.

С первого сентября ASML потребуются выдаваемые властями Нидерландов экспортные лицензии для поставки самых передовых DUV-сканеров в Китай, хотя по основной части ассортимента оборудования ничего не изменится. В этом месяце китайские СМИ сообщили, что китайский производитель литографического оборудования сможет предложить «суверенное» решение для выпуска 28-нм чипов до конца текущего года. Хотя такую возможность наверняка будут приветствовать все китайские производители чипов, заменить отечественными аналогами всё литографическое оборудования в обозримой перспективе они не смогут. По этой причине до введения в действие новых ограничений они активно закупают оборудование из Нидерландов.

Так называемое второе поколение 3-нм техпроцесса в исполнении TSMC обычно фигурировало во внутренних документах тайваньской компании под обозначением N3E и было привязано по срокам внедрения ко второй половине 2023 года. На минувшей квартальной конференции представители TSMC уточнили, что к массовому производству чипов по технологии N3E компания будет готова приступить в четвёртом квартале текущего года.

Источник изображения: TSMC

Генеральный директор TSMC Си-Си Вэй (C.C. Wei) на отчётом мероприятии в конце этой недели заявил буквально следующее: «N3E расширяет наше семейство N3 за счёт возросшего быстродействия, сниженного энергопотребления и уровня выхода годной продукции, а также обеспечивает полную поддержку платформ как в сегменте высокопроизводительных вычислений, так и для применения в смартфонах. N3E прошёл квалификационные тесты, достиг целевых показателей по быстродействию и уровню брака, в массовое производство он будет запущен в четвёртом квартале этого года».

Напомним, если базовый вариант техпроцесса N3, который компания TSMC использует для массового производства компонентов по заказу той же Apple с конца прошлого года, обеспечивает снижение энергопотребления до 25–30 %, улучшение производительности на 10–15 % и экономию площади кристалла до 42 % по сравнению с техпроцессом N5, то в случае с N3E за счёт некоторого уменьшения плотности размещения транзисторов (на 7,8 % по сравнению с N3) предлагает более высокий уровень выхода годной продукции и упрощение самого производства, что благоприятно сказывается и на себестоимости продукции. Кроме того, N3E увеличивает экономию в энергопотреблении до 32 % по сравнению с N5, а производительность транзисторов возрастает на 18 % вместо 15 % у базового N3.

По сути, N3E лишь немногим жертвует с точки зрения плотности размещения транзисторов по сравнению с N5: она увеличивается в 1,6 раза вместо 1,7 раз у более дорогого в производстве N3. Как ожидается, N3E сможет привлечь большее количество клиентов к услугам TSMC, чем это удалось N3. Впрочем, даже базовый вариант своего 3-нм техпроцесса руководство компании считает лучшим на рынке с точки зрения производительности, плотности размещения транзисторов и энергопотребления, а потому подчёркивает, что во второй половине текущего года объёмы выпуска чипов с его использованием заметно возрастут, причём как в сегменте высокопроизводительных вычислений, так и в сегменте смартфонов.

Руководство TSMC на этой неделе также выразило надежду, что семейство 3-нм техпроцессов в исполнении компании сформирует долговременный спрос со стороны клиентов, и этот технологический цикл будет долгоиграющим с точки зрения продолжительности присутствия на рынке. Базовый техпроцесс N3 к концу этого года будет формировать от 4 до 6 % совокупной выручки компании, хотя пока в отчётности TSMC он вообще не упоминается, хотя фактически используется в серийном производстве с начала текущего года, как минимум.

Этими двумя разновидностями 3-нм техпроцесса TSMC ограничиваться не собирается. Ко второй половине следующего года компания готовится освоить техпроцесс N3P, который снизит энергопотребление на 5–10 % по сравнению с N3E, поднимет быстродействие на 5 % и на 4 % увеличит плотность размещения транзисторов. К 2025 году специально для самых производительных чипов будет внедрён техпроцесс N3X, который позволит применять более высокие напряжения и поднимет быстродействие как минимум на 5 %, но ценой более высокого энергопотребления по сравнению с N3P. Зато плотность размещения транзисторов «трогать» не будут, и она останется на одном уровне с N3P. С этой точки зрения жизненный цикл 3-нм техпроцессов в производственной программе TSMC действительно будет продолжительным.