Den kinesiska kontraktstillverkaren Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) är på god väg att gå in i produktion på 5 nanometer, rapporterar Financial Times. Enligt två uppgiftslämnare handlar det om en helt ny produktionslina i Shanghai och som första kund står Huawei, som i ett första steg väntas använda den för en ny systemkrets (SoC) för telefoner.
Under hösten 2023 överraskade Huawei med lanseringen av telefonen Mate 60 Pro, vilken använder systemkretsen Kirin 9000S tillverkad av SMIC på 7 nanometer. Motsvarande teknik från TSMC och Samsung bör fortfarande ses som hyfsat moderna och är än idag högaktuella bland västerländska aktörer som inte är belagda av handelsembargon. Att SMIC och Huawei lyckades med detta sågs därför som ett nederlag för USA, vars mål varit att hindra Kinas möjligheter att tillverka logiska kretsar på 16-nanometerstekniker eller mer avancerade.
Det dröjde inte länge innan branschvetare talade om att SMIC och Huawei, med understöd av kinesiska staten, var på god väg mot 5 nanometer. Detta trots att de EUV-litografiska verktyg som anses nödvändiga för tekniken inte får importeras, ens av västerländskt vänliga aktörer med fabriker i landet. Det är dock ingen naturlag som säger att EUV krävs utan traditionella DUV-verktyg fungerar också förutsatt att pengar inte är ett problem, vilket det sannolikt inte är för en motiverad kinesisk statsapparat.
Med klivet över till 5 nanometer placerar sig SMIC inte långt efter TSMC och Samsung, som båda är i startgroparna med 3 nanometer. Medan den senare tekniken onekligen är mer avancerad har den också ett pris och fördelarna inom transistordensitet samt energieffektivitet är inte lika stora som vid tidigare teknikskiften. Enligt Semi14 går det därför att argumentera för att 5 nanometer är en ”tillräckligt avancerad” teknik för Kina.
På ryktesväg har det länge talats om att Huawei lanserar en telefonserie kallad P70 under 2024 och att denna ska använda en systemkrets tillverkad på 5 nanometer hos SMIC. Förutsatt att skiftet från 7 till 5 nanometer går som tänkt på mobilsidan väntas Huawei inte långt därefter lansera nya kretsar för artificiell intelligens (AI) i Ascend-serien. Att börja med en krets för mobiltelefoner är ett naturligt första steg då dessa i regel är betydligt mindre till ytan och mindre komplexa, vilket gör dem lättare att tillverka. Just detta tror bedömare också är ett eventuellt farthinder.
Ingen annan tillverkare producerar kretsar i 5-nanometersklassen med uteslutande klassiska DUV-verktyg då detta medför ökad komplexitet. Nyare EUV-maskiner har långt högre upplösning och gör det därför enklare att etsa mindre mönster. För att komma i närheten av detta med DUV krävs användning av multi-patterning, som går ut på att dela upp komplexa mönster till flera enklare, som sedan etsas i sekvens på kislet för att nå högre precision och detaljnivå. Processen är dock komplicerad och risken för fel ökar med fler exponeringar, vilket riskerar resultera i lägre yield och prestanda. Samtidigt förlänger det tillverkningsprocessen och tiden varje maskin används för att bearbeta varje kiselskiva. Sammantaget driver detta upp priserna på slutprodukterna.
Enligt Financial Times berättar tre individer som står kinesiska chipföretag nära att kretsarna från SMIC knappast kommer gratis. Bolaget tar enligt uppgifterna 40–50 procent högre betalt för 7 och 5 nanometer jämfört med TSMC:s tekniker i samma klass. Tillverkarens yield ska även vara betydligt lägre och de kretsar som efter kvalitetskontroll, binning, anses tillräckligt bra för att levereras till konsumenter uppges vara blott mindre än en tredjedel av TSMC:s.
Douglas Fuller, expert på kinesisk halvledarindustri, konstaterar att detta troligen är en demonstration av SMIC och Huawei, som vill visa den kinesiska regeringen att 5 nanometer är möjligt – förutsatt att pengar inte är ett hinder. Med det senare som argument är det i teorin möjligt att nå 3 nanometer eller än mer avancerat, men multi-patterning skulle behövas in absurdum och och antalet fungerande kretsar skulle sannolikt bli procentuellt ensiffrigt.
Även om mycket pekar mot att Kina snart når 5 nanometer är de på väg att stöta på ett nytt problem, nämligen att bygga ut den inhemska tillverkningskapaciteten. Efter att de trots USA-sanktioner lyckades nå 7 nanometer har möjligheterna att importera vissa DUV-verktyg begränsats ytterligare. I väntan på ett sådant eventuellt motdrag såg landet därför till att hamstra sagda verktyg. Kina som ännu saknar inhemsk kapacitet att tillverka motsvarande maskiner kommer därför förr eller senare sannolikt att slå i ett kapacitetstak.
Det kan redan skönjas tecken om att SMIC redan är på väg att slå i ett sådant tak. Dess största kund Huawei ska nyligen ha behövt styra om sin produktion på 7 nanometer från mobilkretsen Kirin 9000S till AI-kretsar Ascend 910B för att möta inhemsk efterfrågan på den senare. Kinas kapacitet i spjutspetsen kommer troligtvis öka när fabriken i Shanghai jämte andra pågående projekt går in i produktion, men antalet tillgängliga maskiner är på sikt en trolig gränsfaktor.
En uppgiftslämnare menar att kapacitetsbrist är ett betydligt större farthinder för SMIC än att de inte kan få tag på EUV-maskiner. Densamma tillägger dock att Kinas öde och teknologiska utvecklingen helt ligger i händerna på SMIC.
