Čína představila svůj první domácí systém elektronové litografie

Čína uvádí první elektronovou litografii vlastní výroby

Čína oznámila uvedení svého prvního elektronového litografického systému s názvem Xizhi, který byl vyvinut na univerzitě v Zhejiang v Chang-čou. Tento pokrok přichází v době trvajících exportních restrikcí, které znemožnily dovoz špičkových systémů pro extrémní ultrafialovou (EUV) litografii – ty jsou převážně dodávány firmou ASML z Nizozemska. Zatímco pokročilé technologie hluboké ultrafialové (DUV) litografie zůstávají dostupné jen na nižší úrovni, příchod systému Xizhi představuje důležitý krok Číny k vytvoření vlastní nezávislé infrastruktury pro výrobu polovodičového zařízení.

Proč je litografie klíčová: technologické uzly, vlnové délky a hustota tranzistorů

Jádrem výroby moderních čipů je litografie – metoda, která přenáší obrazce obvodů na křemíkové destičky. Různé litografické technologie používají odlišné vlnové délky (nebo paprsky), což umožňuje vytvářet jemnější detaily. DUV systémy nejčastěji pracují s vlnovou délkou 193 nm, zatímco EUV využívá výrazně kratších 13,5 nm – tento proces umožňuje vytváření struktur pro uzly menší než 7 nm. Menší technologické uzly a větší hustota tranzistorů (počítaná v milionech či miliardách tranzistorů na milimetr čtvereční) dávají čipům vyšší výkon i efektivitu. Přední slévárny jako TSMC a Samsung již míří k úrovni 2nm, čímž se zvýrazňuje odstup, jaký Čína musí překonat bez přístupu ke špičkové EUV technologii.

Charakteristika a přínos systému Xizhi

Xizhi je litografický nástroj využívající zaostřený elektronový paprsek k přímému zápisu struktury obvodů na wafery či masky. Podle domácích zpráv zvládá šířku linky kolem 8 nm a pyšní se přesností umístění zhruba 0,6 nm – což odpovídá mezinárodně uznávaným výzkumným standardům. Tento přístroj, vyvinutý na univerzitě v Zhejiang, je navíc levnější než srovnatelná dovážená zařízení a už nyní budí zájem mezi čínskými výzkumnými ústavy a specializovanými slévárnami.

Klíčové parametry produktu

• Technologie: Zaměřený elektronový paprsek pro přímý zápis i tvorbu masek
• Rozlišení: Umí vytvořit detaily až o šířce ~8 nm
• Přesnost: Přibližně 0,6 nm, což je dostačující pro výzkum a prototypování
• Cena: Cenově dostupnější domácí alternativa k dovozovým e-beam systémům
• Hlavní určení: Výzkum, tvorba masek, pilotní výroba a vývoj procesů, nikoli masová produkce

Srovnání: e-beam, DUV a EUV

Každá z litografických metod má ve výrobním ekosystému vlastní místo:

• Elektronová litografie (e-beam): Nabízí mimořádné rozlišení a flexibilitu při přímém zápisu i výrobě masek. Pro masovou výrobu kvůli nízké propustnosti není vhodná, ale je ideální pro prototypování nebo malosériové speciální čipy.
• DUV (193 nm): Osvědčená a výkonná technologie pro výrobu čipů s uzly nad ~7 nm, hojně využívaná v kombinaci s multipatterningem.
• EUV (13,5 nm): Jediné realistické řešení pro vytváření struktur pod 7 nm v rámci masové výroby. Stroje jsou však nesmírně náročné, drahé a v některých regionech omezené exportními předpisy.

Výhody a omezení Xizhi

Přínosy:

• Umožňuje domácí výzkum pokročilých litografických technik bez závislosti na zahraničních dodavatelích.
• Nižší pořizovací cena než importované e-beam zařízení zpřístupňuje technologii univerzitám a vědeckým pracovištím.
• Přesný přímý zápis je vhodný pro výrobu masek, prototypování i speciální polovodičové aplikace.

Omezení:

• Nízká propustnost zabraňuje nasazení systému v masové výrobě běžných logických čipů.
• Začlenění do velkoobjemových výrobních procesů si vyžádá čas a rozvoj odpovídajícího softwaru a materiálové podpory.

Praktické využití a tržní význam

Největší okamžitou hodnotu má Xizhi v oblastech výzkumu, zápisu masek a pilotní produkce. Univerzity, národní laboratoře a specializované výroby jej mohou využít k přípravě technologických postupů, testování nových architektur i přípravě fotomasek pro speciální čipy. Strategicky vzato, domácí e-beam technologie posilují nezávislost Číny a urychlují rozvoj domácích odborností v oblasti konstrukce polovodičového zařízení.

Širší dopad: Huawei, SMIC a vývoj čínské EUV

Představení Xizhi je spojeno s informacemi o tom, že významné čínské firmy pracují na dalším posunu v oblasti litografie. Podle zpráv Huawei testuje prototyp EUV stroje v zařízení v Dongguanu, kde letos plánuje zkušební provoz a zvažuje masovou výrobu kolem roku 2026. Úspěšná výroba domácí EUV technologie by zásadně změnila postavení Číny – umožnila by SMIC, Huawei a dalším výrobcům pokročit na úroveň špičkových uzlů a zmenšit odstup od firem jako Apple, Qualcomm či Nvidia.

Historické souvislosti

Před zavedením exportních omezení ze strany USA patřilo HiSilicon od Huawei mezi největší odběratele TSMC pro nejpokročilejší uzly. Jejich SoC Kirin 9000 – vyráběný na 5nm lince TSMC a použitý například v Mate 40 (2020) – ukazoval potenciál kompletního přístupu k nejmodernější výrobě. Po zpřísnění sankcí přistoupil Huawei k alternativním dodávkám. Výrazné překvapení v roce 2023 přinesl model Mate 60 s čipem Kirin 9000S, který, dle úniků, vyrobil SMIC na 7nm procesu a vrátil tím vlajkovému zařízení podporu 5G.

Závěr: významný krok, nikoli cíl

Xizhi znamená pro čínský výzkum a prototypování významný milník, nijak však nenahrazuje potřebu výkonných DUV/EUV strojů pro masovou výrobu logických čipů pod 7 nm. Přesto jako součást širší strategie – včetně potenciálních domácích EUV programů a pokračujících investic do vývoje zařízení – představuje Xizhi rozumné posílení lokálních schopností a omezení závislosti na zahraničních dodavatelích. Pro odborníky i pozorovatele trhu je tento systém znamením, že Čína hodlá budovat ucelený domácí ekosystém polovodičových technologií.