خیز شرکت چینی SMIC به‌سمت فناوری ۷ و ۵ نانومتری پس از تولید انبوه تراشه‌های ۱۴ نانومتری

پنج‌شنبه‌ی گذشته، شبکه‌ی دولتی چین اعلام کرد شرکت بین‌المللی تولید نیمه‌رسانا (SMIC) این کشور تولید انبوه تراشه‌های کلاس ۱۴ نانومتری را در کارخانه‌ی Fab SN1 خود در نزدیکی شانگهای آغاز کرده است. نکته‌ی مهم‌تر گزارش مذکور، ادعای ادامه‌ی پیشرفت در دستیابی به لیتوگرافی ۷ و ۵ نانومتری بر خلاف مشکل در تأمین تجهیزات پیشرفته‌ی تولید تراشه به‌دنبال تحریم‌های جدید آمریکا است. چن جیا، یکی از محققان فعال در حوزه‌ی استراتژی، در گفت‌وگو با شبکه‌ی دولتی گلوبال تایمز گفته است:

با تکمیل صنعت تولید تراشه‌های ۱۴ نانومتری شانگهای، پروژه‌های پیشرفته‌تر ۷ و ۵ نانومتری شتاب بیشتری می‌گیرند.

دستیابی به لیتوگرافی ۱۴ نانومتری در کنار N+1

SMIC از سال ۲۰۲۰ به فناوری ساخت N+1 اشاره کرده است که می‌تواند همان نود ۷ نانومتری این شرکت برای جایگزینی با نود N7 شرکت TSMC باشد که به لیتوگرافی فرابنفش عمیق متکی است. هدف N+1 کاهش ۵۷ درصدی مصرف انرژی و افزایش ۲۰ درصدی عملکرد و کاهش ناحیه‌ی منطقی از ۵۵ تا ۶۳ درصد برای ساختارهای منتخب درمقایسه‌با تراشه‌های مشابه SMIC با لیتوگرافی ۱۴ نانومتری است. اگرچه ارتقاهای صورت گرفته در N+1 در متقاعدکردن رسانه‌ها و تحلیلگران برای ۷ نانومتری‌نامیدن آن ناموفق بوده، خروجی نهایی برای متمایزکردن آن از فرایندهای ۱۲ و ۱۴ نانومتری SMIC کافی است.

یافته‌های جدید TechInsights نشان می‌دهد تراشه‌ی N+1 شرکت SMIC از فناوری مشابهی با مدل ۱۰ نانومتری TSMC با قوانین ساده‌تر و قابلیت‌های بهینه‌سازی مشترک فناوری طراحی (DTCO) استفاده می‌کند. افزون‌براین، تراشه‌ی شرکت چینی از تراکم ترانزیستور منطقی ۸۹ میلیون در هر میلی‌متر مربع برخوردار است که می‌تواند آن را به جایگزین بالقوه‌ای برای کلاس ۷ نانومتری تبدیل کند.

گفته می‌شود، SMIC از جولای ۲۰۲۱ تولید نیمه‌رساناهای استخراج بیت‌کوین MinerVa را در خفاء بر عهده داشته است. این شرکت از تجهیزات ماورای‌بنفش عمیق خود برای تولید تراشه‌های بسیار کوچک ۲۵ واتی استخراج رمزارز استفاده می‌کند که به‌اندازه‌ی کافی برای ارائه‌ی خروجی مناسب جهت کاربردهای تجاری ساده هستند و به‌عنوان وسیله‌ای برای درک بهتر درباره‌ی عملکرد فرایند و قدرت و تراکم نقص به‌کار می‌روند.

شیانگ لیگانگ، یکی از تحلیلگران دنیای فناوری، به گلوبال تایمز گفته است: تولید تراشه‌های ۷ نانومتری در چین پیشرفتی سریع‌تر از انتظار دارد.

حتی تولید محدود تراشه‌های N+1 شرکت SMIC می‌تواند نشان‌دهنده‌ی توانایی این شرکت برای ادامه‌ی کار خود بدون تجهیزات تولید ماورای‌بنفش شدید باشد که اخیراً دولت آمریکا فروش آن‌ها به چین را تحریم کرده است. بااین‌حال، هنوز مشخص نیست که شرکت چینی بتواند با نود N+1 خود تراشه‌های بزرگ و پیچیده‌ی «روی سیستم» تولید کند.

از نظر تراکم ترانزیسور منطقی، نود N+1 شرکت SMIC توانایی جایگزینی با N7 شرکت TSMC را دارد. بااین‌حال، بزرگ‌ترین شرکت تولیدکننده‌ی تراشه‌‌ی جهان، یعنی TSMC، پیش‌تر موفق به دستیابی به فناوری‌های ساخت بسیار پیشرفته‌تری شده است که موردعلاقه‌ی سازندگان پردازنده‌های پیشرفته و پردازنده‌های گرافیکی محاسباتی و تراشه‌های پیچیده‌‎ی مخصوص دیتاسنترهای بزرگ است. بنابراین، کار SMIC برای جذب مشتریان پروپاقرص برای تراشه‌ی N+1 چندان ساده نیست. فراموش نکنید شرکت چینی حتی برای فروش محصولاتش به های‌سیلیکون هواوی که بزرگ‌ترین سازنده‌ی تراشه‌ی چین است، نیاز به دریافت مجوز صادرات از آمریکا دارد زیرا بسیاری از لوازم استفاده‌شده در کارخانه‌های SMIC از ایالات متحده وارد شده و هواوی نیز تحت تحریم‌های بسیار سختگیرانه‌ای است.

دستیابی SMIC به لیتوگرافی ۵ نانومتری؟

SMIC در سال ۲۰۲۰ به فناوری N+2 خود اشاره‌ی مختصری کرد. اگرچه این پروژه نیز گام روبه‌جلوی دیگری در مقایسه‌با نود ۱۴ نانومتری SMIC محسوب می‌شود، تحلیلگران چینی آن را فناوری ۵ نانومتری می‌دانند؛ چراکه از نظر آن‌ها یک گام از N+1 با نود ۷ نانومتری جلوتر است. بااین‌حال، ابزارهای ماورای‌بنفش عمیق با لیزرهای ۱۹۳ نانومتری محدودیت‌هایی در رزولوشن دارند و استفاده‌ی زیاد الگوی چندگانه برای کاهش ابعاد بحرانی مدارها منجر به نتایج نامطلوب می‌شود. درنتیجه، نمی‌توان انتظار داشت که N+2 از نظر تراکم ترانزیستور پیشرفت چندانی درمقایسه‌با N+1 داشته باشد.

ازآنجا که بیش از دو سال از کار SMIC روی نود N+2 می‌گذرد و معمولاً شرکت‌ها تمایل دارند پس از اینکه دید واضحی از اهداف و راه‌های دستیابی به آن‌ها پیدا کردند نودهای جدیدشان را معرفی کنند، می‌توان انتظار داشت که فرایند ساخت N+2 در سال ۲۰۲۳ به نتیجه برسد. این درحالی است که با ورود SMIC به فهرست سیاه موسوم به entity list دولت آمریکا از اواخر سال ۲۰۲۰، کمتر به افشای دستاوردهایش اقدام می‌کند. شرکت چینی تنها گفته است که به‌دنبال توسعه‌ی فناوری‌های تولید تراشه‌های پیشرفته‌تر است تا امکان یکپارچه‌سازی ناهمگون و جبران محدودیت‌های واردات تجهیزات لازم برای دستیابی به فناوری‌های کمتر از ۱۰ نانومتر را فراهم کرده باشد.

بااین‌شرایط، افشاکردن فناوری ۵ نانومتری SMIC در گزارش دقیق تولید انبوه تراشه‌های ۱۴ نانومتری این شرکت در یک رسانه‌ی دولتی بسیار عجیب و مرموز است.

اطلاعیه‌ای مرموز

گفتنی است SMIC از اواخر سال ۲۰۱۹ مشغول به تولید تراشه‌های ۱۴ نانومتری بوده و یکی از محصولات آن در پردازنده‌ی Kirin ۷10A های‌سیلیکون هواوی به‌کار رفته است. این‌درحالی است که برخلاف ادعای تولید انبوه تراشه‌ی مذکور، حجم آن‌ها به‌قدری اندک بود که شرکت چینی گزارش سودآوری خود از آن را با نود ۲۸ ادغام کرد که آن‌هم سهم بسیار ناچیزی در درآمدهای SMIC دارد.

اکنون، وو جین‌چنگ، مدیر کمیسیون اقتصادی و دیجیتال‌سازی شهرداری شانگهای، مجدداً از آغاز تولید انبوه تراشه‌های ۱۴ نانومتری SMIC خبر داده است. بااین‌حال، او در کنفرانس خبری روز چهارشنبه حرفی از نودهای پیشرفته‌تر به‌میان نیاورده و گلوبال تایمز در گزارش خود درباره‌ی N+1 (هفت نانومتری) و N+2 (پنج نانومتری) به اظهارات متخصصان مستقل استناد کرده است.

ازآنجا که افراد فعال در این حوزه از توانایی‌های SMIC در تولید تراشه‌های ۱۴ نانومتری آگاهند، به‌نظر می‌رسد گزارش رسانه‌ی دولتی چین اقدامی برای تأکید مجدد روی هدف این کشور برای دستیابی به فناوری ۵ نانومتری در آستانه‌‎ی تحریم‌های جدید آمریکا علیه صنعت درحال پیشرفت تولید نیمه‌رساناهای چین باشد.