China hat eine 7-nm-Prozesstechnologie ohne Zugang zu westlichen Technologien etabliert / Sudo Null IT News

Im Sommer 2022 wurde endgültig klar, dass der chinesische Konzern SMIC beherrscht die Herstellung von Mikroschaltungen nach der 7-nm-Prozesstechnologie.

Obwohl spezialisierte Prozessoren MinerVa7Bitcoin (SHA256 ASIC) sind von geringem Interesse, aber der technologische Aspekt ist hier kurios. Es stellt sich heraus, dass China, wenn es einen solchen technischen Prozess beherrscht, unter den Bedingungen von Handelsbeschränkungen die Produktion von Allzweck-CPUs starten kann, die TSMC- (Apple, AMD) und Intel-Prozessoren der vorletzten Generation nicht unterlegen sind?

Sofort es gab Verdachtsmomentedass der chinesische SMIC 7 nm Prozess vom TSMC N7 Prozess von 2018 kopiert wird. Und es stellte sich die Frage, welche Art von Photolithographie in China verwendet wird, da sie keinen Zugang zu modernen ASML-Steppern haben.


Bald hat TechReports die MinerVa7-Bitcoin-Chips rückentwickelt und eine detailliertere Version veröffentlicht
Prozess Vergleichwas den Verdacht westlicher Analysten bestätigte.


Layered Scanning des MinerVa7 AKA4573P1S0 Chips

Vergleich technischer Verfahren

Notiz:

  • M0: Metal Zero, meist eine Ortsverbindung im Standardnetz
  • M1: Metall 1
  • M2: Metall 2
  • Mx: andere Metallschichten als M2
  • SAQP: selbstausrichtende Quad-Schaltung
  • Damaszener: Photolithographietechnik
  • SDB: einzelne Diffusionspause
  • DDB: doppelte Diffusionspause

Als Referenz zeigt die folgende Tabelle die Eigenschaften des TSMC N7-Prozesses für verschiedene Schichten:

Offensichtlich wiederholt SMIC weitgehend die Prozesstechnologie von TSMC aus den Jahren 2018-2019. Dies ist jedoch keine vollständige Kopie einer einzelnen Prozesstechnologie, sondern eine Kombination von TSMC-Entwicklungen aus mehreren Technologiegenerationen. Aus TechReports:

Bei näherer Untersuchung des MinerVa7-Chips stellten wir fest, dass der 7-nm-SMIC-Prozess einen glatteren Übergang zwischen den Komponenten implementiert, was ihn von TSMC N7+ und Intel 10 nm unterscheidet, die die SDB-Technologie (Single Diffusion Gap) zur Isolierung von Transistoren verwenden.

Die Abbildung zeigt, wie sich DDB von SDB unterscheidet:

Die Analyse von TechReports zeigte signifikante Ähnlichkeiten in Prozess, Design und Innovation zwischen SMIC 7nm und TSMC 7nm. Die Experten erklärten jedoch, dass es für SMIC sehr schwierig sei, komplexe CPUs zu produzieren, die empfindlicher auf mögliche Abweichungen im Herstellungsprozess reagieren als dieser relativ einfache ASIC-Chip.

Höchstwahrscheinlich verfügt SMIC aufgrund von Handelsbeschränkungen nicht über einen vollständigen Satz von IP-Unterstützungsbibliotheken, die normalerweise von EDA-Anbietern wie Synopsys, Cadence und Mentor Graphics bereitgestellt werden. Es besteht die Möglichkeit, dass SMIC nicht in der Lage ist, ein vollständiges SoC-Design zu entwickeln und kundenspezifisch herzustellen. Zudem ist der Transfer von ARM IP (ARM POP) nach China aufgrund bestehender Handelsbeschränkungen ebenfalls nicht möglich, was die zukünftige Produktion erheblich erschweren wird.

Fotolithographie

Die Entwicklung von 7 nm durch chinesische Unternehmen war eine Frage der Zeit, da die meisten existierenden Varianten dieser Prozesstechnologie noch nicht ausgereift genug sind, um eingesetzt zu werden

Photolithographie im tiefen Ultraviolett

(EUV). Daher war China in der Lage, die Produktion auf der relativ alten Ausrüstung aufzubauen, die ihm zur Verfügung stand.

Beispielsweise produziert der alte 7-nm-Prozess Apple A12, AMD Zen 2, Snapdragon 855-Chips, während der neue Apple A13, AMD Zen 3 und Snapdragon 865+ produziert.

Um die Größe von Knoten innerhalb desselben technologischen Prozesses auf alten Geräten zu reduzieren, mehrfache Templatierung integrierte Schaltung während der lithographischen Belichtung. Für die Herstellung von Bauteilen in der 7-nm-Prozesstechnik ist in der Regel eine vierfache Belichtung erforderlich. Die Berechnung einer solchen Struktur erfordert gewisse intellektuelle Ressourcen, ist aber theoretisch auf alten Geräten möglich, wie SMIC gezeigt hat.

Aufgrund von Handelsbeschränkungen wird es jedoch nicht mehr möglich sein, neue ASML-EUV-Stepper über offizielle Kanäle zu kaufen, sodass SMIC nach einem Ausweg aus dieser Situation suchen muss.

Kopieren ist ein natürlicher Vorgang

Viele Experten sind der Meinung, dass es keine Schande ist, fortschrittliche westliche Technologien zu kopieren. Dies ist ein ganz natürlicher Vorgang des Erfahrungs- und Wissenstransfers. Ein solcher Prozess vollzieht sich ungehindert in Wissenschaft, Industrie, Kunst und vielen anderen Bereichen intellektueller Aktivität. Er ist in der Lage, künstlich geschaffene Barrieren zu umgehen.

Handelsbeschränkungen können den Transfer von physischer Ausrüstung verhindern, nicht aber von Wissen.

Menschen sind die Träger von Wissen, daher ist der logischste Weg, Best Practices zu übernehmen, führende Entwickler, Technologieerfinder, Wissenschaftler, talentierte und intelligente Forscher einzuladen. Genau das hat die SMIC Corporation getan, die es 2017 geschafft hat, einen brillanten Ingenieur und Top-Manager, Liang Mong Song (梁孟松, Verzeichnis wissenschaftlicher Arbeiten), der fast zwanzig Jahre für TSMC gearbeitet hat, zuletzt als Co-CEO. Ein Team von etwa zweihundert (!) Ingenieuren begleitete ihn.

Tatsächlich ist die Geschichte etwas komplizierter. Zuerst lud Songa 2010 Samsung ein – er half dem südkoreanischen Unternehmen, die Produktion von 14/16 nm aufzubauen. Und als er sieben Jahre später zu SMIC wechselte, schlossen sich ihm Hunderte von taiwanesischen und koreanischen Ingenieuren an, von denen viele zuvor auch bei TSMC gearbeitet hatten.

Grundsätzlich ist eine solche kollektive Versetzung von Mitarbeitern von einem Unternehmen in ein anderes in der modernen Wirtschaft üblich. Dies ist in der Geschichte von Fairchild Semiconductor, Zoom, Facebook und anderen Firmen passiert. Wenn das Team auf innovative Entwicklungen in seinem Bereich spezialisiert ist, dann ist es nur logisch, sich das zur Aufgabe zu machen – und im Gegenzug alle Unternehmen zu unterstützen. Das Unternehmen wiederum kann nach dem Start eines innovativen technischen Verfahrens einige Zeit auf dem Rändelpfad gehen – und es braucht diese Innovatoren nicht mehr, also gehen sie weiter.

Tatsächlich ist die Zahl der Genies auf der Welt äußerst begrenzt, sie sind seltene Menschen. Für welches Unternehmen sie arbeiten – dieses Unternehmen erzielt mit größerer Wahrscheinlichkeit wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt und übertrifft Konkurrenten. Daher gibt es eine Art Jagd nach den besten Spezialisten der Welt – sie versuchen, sie wegzulocken, und die derzeitigen Arbeitgeber verhindern dies auf jede erdenkliche Weise mit rechtlichen und finanziellen Mitteln.

In jedem Fall ist das Kopieren von Technologie ein natürlicher Prozess. Und wenn Unternehmen nicht die Möglichkeit haben, westliche Technologien zu kaufen, dann ist die Übernahme von Best Practices und der Aufbau einer unabhängigen Produktion ein möglicher Ausweg aus der Situation.

Die Zeit wird zeigen, wie sehr chinesische Unternehmen den technologischen Abstand zu westlichen Unternehmen verringern können und ob dies überhaupt gelingt. Jetzt können wir feststellen, dass sie auf etwa drei oder vier Jahre verkürzt wurde. Weitere Fortschritte werden jedoch behindert, da die hochmodernen Herstellungsverfahren von TSMC, Intel und Samsung die neuesten EUV-Stepper verwenden. ASML sie dürfen nicht verkaufenund die Produktion solcher Geräte in China ist noch nicht verfügbar.

Der Sprung von 14 nm auf 7 nm dauerte bei SMIC nur zwei Jahre. Zum Vergleich: TSMC brauchte drei Jahre, um mit einer 10-nm-Stufe von 16 nm auf 7 nm zu kommen, während Samsung fünf Jahre brauchte, um mit einer 10-nm-Stufe von 14 nm auf 7 nm zu kommen. Offensichtlich ist dies eine bemerkenswerte Errungenschaft für SMIC und die gesamte Industrie in China, die keinen Zugang zu fortschrittlicher westlicher Ausrüstung und Technologien hat.

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