Mikročipovi su poluvodičke komponente koje se koriste u elektroničkim uređajima za obavljanje raznih zadataka. Najvažniji od njih su izračun i pohrana podataka. Oni su ključni za tehnološki razvoj: koriste za razvoj modela umjetne inteligencije, ali i u brojnim uređajima, od mobitela, laptopa, kućanskih uređaja, pa do sustava oružja i automobila, izvješćuje Institut Banke Finske za ekonomije u razvoju (BOFIT).
Mikročipovi su postali središte trgovinske politike kada su Sjedinjene Države počele ograničavati izvoz najnaprednijih mikročipova i opreme za njihovu proizvodnju u Kinu pod krinkom nacionalne sigurnosti. Ograničenjima su se kasnije pridružile američke saveznice Nizozemska, Tajvan i Japan.
Zbog toga Kina tehnološki zaostaje za najrazvijenijim zemljama na tom području. Međutim, Peking ulaže enormna sredstva u taj sektor, ali je još uvijek teško procijeniti učinke takvih ulaganja.
Zahtjevni proces proizvodnje mikročipova
Mikročipovi su strukture u kojima je međusobno povezan veliki broj različitih elektroničkih komponenti. Mikročip bi se mogao usporediti sa stambenom zgradom u kojoj su komponente ugrađene sloj po sloj i dio po dio, a koje su međusobno povezane u jedinstvenu cjelinu. Slojevi se sastoje od tranzistora, kondenzatora i drugih elektroničkih komponenti.
Mikročipovi se obično izrađuju na okrugloj silicijskoj pločici promjera 30 centimetara. Na disku se stvara velik broj mikročipova koji se na kraju procesa proizvodnje uklanjaju s diska/podloge. U proizvodnji mikročipova, slojevita struktura se stvara tako da se silicijska pločica prvo obloži vrlo tankim slojevima metala, električnih izolatora i poluvodiča. Struktura mikrokruga svakog sloja stvara se u procesu koji se naziva fotolitografija.
U njemu se fotootporna tvar dodaje na vrh obloženog sloja. Kada se svjetlo nanese na fotootporni materijal, on otvrdne. S druge strane, na onim mjestima gdje svjetlost nije bila usmjerena na fotootpornu tvar, taj dio se lako otapa uz pomoć kemikalija. Na vrhu tako premazanog sloja formira se maska koja štiti sloj premaza u sljedećem koraku. U njemu se struktura kruga sloja stvara jetkanjem premaza na željenim područjima. Maska štiti premaz od jetkanja na onim mjestima gdje je ima, dok se drugdje premaz uklanja. Kada se stvrdnuta maska ukloni i gornji postupak ponovi, formira se slojevita struktura mikročipa.
Kako bi se poboljšala efikasnost mikročipa i smanjila potrošnja energije i veličina, cilj je njegove komponente, poput tranzistori, učiniti što manjim. Ograničavajući čimbenik ovdje je rezolucija fotolitografije, odnosno koliko se maskom mogu napraviti sićušne i precizne strukture. To je izravno proporcionalno valnoj duljini svjetlosti koja se koristi u litografiji.
Najnapredniji EUV (ekstremni ultraljubičasti) uređaji za litografiju koriste ultraljubičasto svjetlo valne duljine od 13,5 nm, a uz njega su proizvedeni i najnapredniji mikročipovi od 3-7 nm. Teško je pojmiti koliko je to sitno. Naime, u jednom milimetru ima milijun nanometara.
Nakon EUV litografskih uređaja, sljedeći DUV (duboki ultraljubičasti) litografski uređaji najviše rezolucije koriste 193 nm ultraljubičasto svjetlo. Uglavnom stvaraju manje razvijene čipove u usporedbi s mikročipovima od 3-7 nm, ali su granice takve metode probijene korištenjem takozvane metode višestrukog uzorkovanja. Jednostavno rečeno, gore opisana litografija radi se za svaki sloj mikrosklopa nekoliko puta umjesto jednom. Loša strana ove metode je što proces proizvodnje mikročipa traje duže, što smanjuje proizvodni kapacitet tvornice mikročipova.
Iz svega navedenog, lako je zaključiti da je proces proizvodnje mikročipa izuzetno tehnički zahtjevan, a neki od čipova vrlo često ne rade. Stoga je u smislu komercijalnog potencijala procesa proizvodnje bitno koliki udio proizvedenih čipova radi i koliko dugo traje proces proizvodnje.
Kina ovisi o uvozu mikročipova i litografske opreme
U globalnoj proizvodnji mikročipova Kina ima tržišni udio od oko 20%. Međutim, kineski udio u proizvodnji opreme za proizvodnju poluvodiča je manji i jako ovisi o uvozu najnaprednije litografske opreme iz inozemstva. Jedina tvrtka koja proizvodi EUV litografsku opremu u svijetu je ASML iz Nizozemske.
Zanimljivo je da Tajvan pokriva oko 90% svjetskog tržišta proizvodnje najmanjih/najnaprednijih mikročipova od EUV opreme koju kupuje od Nizozemskog ASML-a.
Najveći svjetski proizvođač poluvodiča, tajvanski Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), planira proizvesti prve komercijalne čipove od 3 nanometara u drugoj polovici ove godine nakon uspješnog testiranja svog procesa N3E. TSMC je to objavio tijekom Europskog tehnološkog simpozija u svibnju ove godine. Tajvanska tvrtka je i prva počela s masovnom proizvodnjom mikročipova od 5nm, prenosi Taiwan News.
Uspjeh Tajvana na ovom području je i jedan od brojnih razloga napetosti između Tajvana i kopnene Kine. Tajvan je, pozivajući se na razloge nacionalne sigurnosti, zabranio izvoz u Kinu znanja i sirovina koji se mogu koristiti za izradu čipova manjih od 14 nanometara. Kontrole prema tehničarima i znanstvenicima iz tog sektora te njihovim obiteljima su rigorozne.
Međutim, tvrtka se 2019. pridružila frontu za ograničavanje izvoza američkih poluvodiča u Kinu, zabranjujući izvoz EUV opreme u Kinu. Dopustio se izvoz DUV uređaja u Kinu, ali je 2023. postavljeno i ograničenja za izvoz tih uređaja. Iste godine Japan, gdje Nikon i Canon proizvode litografsku opremu, također je ograničio izvoz DUV opreme u Kinu.
Zapadna ograničenja na izvoz
Prošle su godine Sjedinjene Države uvele ograničenja na izvoz najnaprednijih mikročipova u Kinu. Najveći proizvođači naprednih mikročipova poput Nvidije i Intela su iz Sjedinjenih Država, a ograničenja u praksi onemogućuju izvoz najnaprednijih mikročipova u Kinu. Stoga Kina sve više ovisi o domaćoj proizvodnji čipova.
Budući da zemlja nema EUV litografsku opremu, radi na poboljšanju performansi DUV litografske opreme koju koristi. Prema medijima Bloomberg i TechInsights, kineski proizvođač SMIC proizveo je 7 nm čip za Huawei s DUV litografskim uređajem koristeći metodu višestrukog uzorkovanja. Čip je korišten u pametnom telefonu Mate 60 koji je Huawei izdao prošle godine.
Međutim, prema izvješćima, potrebno je mnogo vremena za proizvodnju čipa i udio valjanih čipova je mali. Moguće je da je kineski SMIC od tada uspio poboljšati efikasnost metode, a kineske tvrtke podnijele su prijave za patente za druge metode za izradu 5nm čipova pomoću DUV uređaja.
Međutim, industrija vidi da je za proizvodnju najnaprednijih čipova EUV metoda najbolja u pogledu prinosa i troškova. Što se tiče razvoja modela umjetne inteligencije i drugih naprednih tehnologija, za Kinu je problematično što ne može uvoziti najnaprednije čipove i opremu za litografiju.
Američka, nizozemska i japanska izvozna ograničenja prisilila su Kinu da ulaže u sve aspekte vlastitog sektora poluvodiča: dizajn čipova, proizvodnju i pakiranje čipova te opremu za proizvodnju poluvodiča. U Kini su prijavljeni patenti za dijelove EUV tehnologije, ali malo je vjerojatno da će Kina moći izgraditi kompletan EUV litografski uređaj u nadolazećim godinama.
U svibnju je Kina najavila osnivanje trećeg Nacionalnog investicijskog fonda za poluvodiče. Fond ima 344 milijarde juana (47,3 milijarde dolara) imovine. U isto vrijeme, Sjedinjene Države, EU i Južna Koreja također su najavile svoja velika ulaganja u sektor poluvodiča.
EU uskočila u “utrku” proizvodnje čipova kako bi smanjila ovisnost o Aziji
