Quando Huawei e Semiconductor Manufacturing International Co. (SMIC) hanno brevettato metodi di litografia a auto allineamento quadruplo (SAQP) per produrre microchip avanzati all'inizio di quest'anno, in molti hanno supposto che le aziende stessero lavorando su processi di fabbricazione a tecnologia 5nm. A quanto pare, però, i loro piani mirano più in alto. Sembra infatti che Huawei stia puntando a utilizzare il quadruplo patterning per produrre chip a 3nm.
SiCarrier, uno sviluppatore statale di attrezzature per la produzione di chip che collabora con Huawei, ha anche brevettato una tecnica di multi-patterning, confermando che SMIC intende utilizzare questa tecnologia per futuri nodi produttivi. Esperti come Dan Hutcheson di TechInsights suggeriscono che, sebbene il SAQP (Self-Aligned Quadruple Patterning) possa consentire alla Cina di produrre chip a 5nm, le macchine Extreme Ultraviolet (EUV) saranno essenziali per rimanere competitivi a lungo termine.
Il processo produttivo a 7nm presenta pitch dei metalli di 36nm-38nm, mentre i nodi a 5nm riducono i pitch dei metalli a 30nm-32nm. A 3nm, i pitch dei metalli raggiungeranno circa 21nm-24nm, riuscendo a ottenere dimensioni critiche di circa 12nm per la produzione di massa, qualcosa che neanche gli strumenti EUV a bassa NA possono raggiungere senza utilizzare il doppio patterning. Tuttavia, sembra che Huawei e SMIC intendano arrivarci con il SAQP utilizzando strumenti DUV.
Huawei e SMIC puntano sul SAPQ
Il SAQP è cruciale per Huawei e SMIC, poiché non hanno accesso agli strumenti di litografia all'avanguardia come i Twinscan NXT:2100i e i Twinscan NXE:3400C/3600D/3800E di ASML. Questi sono soggetti a regole di esportazione imposte dai Paesi Bassi, con gli Stati Uniti come principali istigatori delle restrizioni. Il SAQP comporta una etching ripetuta delle linee sui wafer di silicio per aumentare la densità dei transistor, ridurre il consumo energetico e migliorare le prestazioni.
Questo approccio ricorda i tentativi di Intel di evitare di dipendere dalle macchine EUV tra il 2019 e il 2021 con i suoi nodi a 10nm, successivamente rinominati "Intel 7".
Nonostante i potenziali benefici, l'uso del SAQP presenta sfide difficili. La prima generazione di processi a 10nm di Intel fallì almeno in parte a causa di questo metodo. Si dice che i rendimenti fossero così bassi che l'unico processore a 10nm Canon Lake aveva solo due core CPU e la grafica integrata era disabilitata. Tuttavia, per SMIC, il SAQP è necessario per progredire nella tecnologia dei semiconduttori, consentendo la produzione di chip più sofisticati, inclusi i prossimi processori HiSilicon Kirin per dispositivi consumer e i processori Ascend per server IA.
Sebbene il costo per chip a 5nm o 3nm utilizzando il SAQP sarà quasi certamente più alto, rendendolo meno fattibile per dispositivi commerciali, il metodo rimane vitale per i progressi della Cina nella tecnologia dei semiconduttori. Questi progressi sono essenziali non solo per l'elettronica di consumo, ma anche per applicazioni come i supercomputer e potenzialmente per lo sviluppo di capacità militari.
Le attività di Huawei in questo settore sono seguite da vicino, dato il loro potenziale impatto sul mercato globale e sulla tecnologia dei semiconduttori di prossima generazione. La concorrenza nel settore rimane accesa, e le innovazioni come il SAQP potrebbero determinare nuovi equilibri di potere nella produzione di chip avanzati.