تمرکز صنعت تراشه‌ چین بر کمبود سیستم‌های لیتوگرافی پیشرفته

با وجود سال‌ها تلاشِ چین در پی دست‌یافتن به خوداتکایی در زمینه نیمه‌رساناها، ماشین‌های لیتوگرافی مورد نیاز برای ساخت تراشه‌های پیشرفته در حال حاضر تنها از شرکت هلدینگ ASML هلند تامین می‌شود. به گفته صاحبان صنعت به احتمال زیاد تولید این نوع ماشین‌آلات پیچیده به طور کامل در چین، در آینده‌ای نزدیک اتفاق نخواهد افتاد.

حتی پس از بررسی آخرین گوشی هوشمند ۵G هواوی یعنی میت ۶۰ پرو، و پی بردن به  این موضوع که شرکت تولید نیمه‌رسانای بین‌المللی (SMIC)، تراشه ۷ نانومتری این گوشی هوشمند را با استفاده از دستگاه‌های لیتوگرافی اشعه ماوراء بنفش عمیق (DUV) تولید کرده است، هنوز هم دسترسی محدود به تجهیزات لیتوگرافی به عنوان مانع اصلی پیشرفت صنعت تراشه‌ چین مطرح می‌شود. محدودیت‌های صادراتی ایالات متحده از سال ۲۰۱۹، فروش تجهیزات پیشرفته‌تر اشعه ماوراء بنفش شدید (EUV) به چین را ممنوع کرده است. تراشه‌های طراحی‌شده هوآوی احتمالاً مرزهای آنچه را که با تجهیزات موجود در SMIC قابل دستیابی است، فراتر برده است.

لی جین شیانگ، معاون دبیرکل انجمن صنعت تجهیزات تولید الکترونیک چین، در یک همایش در ماه آگوست اعلام کرد که هیچ دستگاه لیتوگرافی ساخت چینی برای مراحل اولیه ساخت تراشه‌ها در دسترس نیست و توسعه تجهیزات داخلی به آسانی انجام نخواهد شد.

لی افزود: « هنوز در زمینه لیتوگرافی راه زیادی در پیش داریم. هیچ یک از خطوط تولید تراشه در چین با تجهیزات لیتوگرافی ساخت داخل مجهز نشده است و بیشتر آنها تنها در تحقیقات دانشگاهی استفاده می‌شوند.

از زمانی انتشار گزارش TechInsights مبنی بر اینکه تراشه استفاده شده در این گوشی توسط بزرگترین کارخانه ریخته‌گری تراشه چین با استفاده از تکنیک‌های بهبود یافته و تجهیزات موجود ساخته شده است، هم هوآوی و هم SMIC در مورد پردازنده جدید Kirin سکوت اختیار کرده‌اند.

ماه گذشته جینا ریموندو، وزیر بازرگانی ایالات متحده گفت که هیچ مدرکی دال بر اینکه چین بتواند تراشه‌های ۷ نانومتری را «در مقیاس» تولید کند، وجود ندارد و به این معناست که این پیشرفت، ممکن است به تولید انبوه تجاری بادوام منجر نشود. قبل از Mate 60 Pro، آخرین گوشی های هوشمند ۵G هوآوی، از سری هواوی Mate 40 بودند که در سال ۲۰۲۰ عرضه شد.

محدود کردن دسترسی به ابزارهای پیشرفته ساخت تراشه از جمله همراه کردن هلند و ژاپن برای محدود کردن بیشتر صادرات به چین، یکی از راهبردهای کلیدی برای واشنگتن برای آسیب زدن به صنعت نیمه رسانای داخلی چین بوده است. از ژانویه ۲۰۲۴، خرید سیستم‌های لیتوگرافی غوطه‌وری DUV سری ۲۰۰۰ ASML هم برای چین ممنوع می‌شود و این تهدیدی برای گسترش برنامه‌های ریخته‌گری تراشه این کشور است.

چین سال‌هاست که برای توسعه سیستم‌های لیتوگرافی خود تلاش کرده و چشم امید خود را به شرکت دولتی گروه تجهیزات میکرو الکترونیک شانگهای (SMEE) دوخته است. اما، اسکنر SSA600/20 به عنوان بهترین دستگاه این شرکت تا به امروز، تنها قادر به دست یافتن به رزولوشن لیتوگرافی ۹۰ نانومتری است و از همتایان جهانی خود مانند AMSL و نیکون ژاپن بسیار عقب است.

ژو یو، بنیانگذار شرکت یو-پرسیژن تکنولوژی، در سمپوزیوم بین‌المللی میکروالکترونیک پکن ۲۰۲۳ اظهار کرد:” این موضوع تقصیر SMEE نیست، زیرا این شرکت در حال پرداختن به “دشوارترین مساله در زمینه تجهیزات است”.

روزنامه دولتی سکیوریتیز دیلی چین در ماه آگوست گزارش داد که SMEE ممکن است بتواند اولین دستگاه لیتوگرافی با قابلیت ۲۸ نانومتر خود را تا پایان سال جاری تحویل دهد، دستاوردی که می‌تواند نقطه عطفی در تلاش پکن برای خودکفایی در حوزه فناوری باشد.

به گفته پل تریلو، معاون ارشد اجرایی چین و رهبر سیاست فناوری در گروه آلبرایت استونبریج، غلبه بر محدودیت‌های مرتبط با دستگاه‌های EUV به این معنی است که شرکت‌هایی مانند SMEE نیازمند پیشرفت چندگانه‌ در فناوری‌های مختلفی از جمله «منابع نور، اپتیک پیشرفته و یکپارچه‌سازی سیستم‌ها» هستند.

تریلو در ادامه گفت اقدامات عمده‌ای در مرحله تحقیق و توسعه در چین در حال انجام است تا به توسعه مجموعه فناوری‌های لازم برای لیتوگرافی EUV بپردازد، اما حداقل چهار تا پنج سال طول می‌کشد تا سیستمی با قابلیت تجاری و تکیه بر تامین‌کنندگان چینی تولید شود.

به گفته جان-پیتر کلاینهانس، مدیر فناوری و ژئوپلیتیک در اندیشکده (Stiftung Neue Verantwortung (SNV در برلین، زنجیره‌های تامین همچنان یک مانع بزرگ است.

او افزود: «SMEE هنوز به جایی که باید نرسیده و این امر تا اندازه زیادی به دلیل تامین‌کنندگان آن است. برای دستیابی به [سیستم DUV غوطه وری ساخت داخل] به صدها و هزاران پیشرفت در کل شبکه تامین SMEE آن هم به طور مداوم و همزمان نیاز است.

سیستم‌های لیتوگرافی با پروجکت کردن نوری ویژه از طریق یک طرح الگوی معروف به “ماسک” یا “رتیکل” کار می‌کنند. سپس این نور از طریق اپتیک‌های سیستم عبور کرده و طرح را بر روی یک ویفر سیلیکونی حساس به نور، کوچک و متمرکز می‌کنند.

پس از چاپ الگو، سیستم ویفر را کمی حرکت می دهد و یک کپی دیگر روی ویفر ایجاد می‌کند. این روند تا زمانی تکرار می شود که ویفر با الگوها پوشانده شود و یک لایه از تراشه‌های ویفر کامل شود. ساخت کل ریزتراشه مستلزم تکرار این فرآیند لایه به لایه و چیدن الگوها به صورت عمودی برای ایجاد یک مدار یکپارچه است.

منبع: scmp