Çin, EUV'leri Beklenenden Çok Daha Erken Bir Şekilde Ele Geçiriyor

Çin'in EUV prototipi erken geldi.

Bilgisayar teknikleri geliştikçe, giderek daha gelişmiş çipler icat edildi. En yeni nesil 3nm ve 2nm düğümler o kadar küçüktür ki, normal ışık dalga boyu bu ölçekte güvenilir bir şekilde desen oluşturmak için çok büyüktür.

Bu yeni bir şey değil, çünkü endüstri uzun zamandır silikon levhalar üzerinde litografi yapmak için DUV (Derin Ultraviyole) ışığı kullanıyor. Ancak en gelişmiş çip tasarımlarının nanometre ölçeğine ulaşmak için daha da kısa dalga boylu bir ışık kaynağı gerekiyordu.

Bu ışık kaynağı ve litografi yöntemine EUV (Aşırı Ultraviyole) denir.

Kaynak: Zeiss

Şimdiye kadar EUV, Hollandalı ASML şirketinin tekelindeydi. (ASML )Dünyada EUV litografi makinelerinin tek üreticisi.

TSMC, 2019 yılında ilk EUV prosesiyle üretilen 7nm düğüm çiplerini piyasaya sürerek yüksek hacimli müşteri ürünlerini sunmuştu.

EUV teknolojisine erişimin kontrolü, ABD'nin Çin'in yarı iletken endüstrisine uyguladığı yaptırımların merkezinde yer alıyor. ABD, 2018'den beri Hollanda'ya ASML'nin EUV makineleri, ilgili bileşenler ve bakım hizmetleri satmasını engellemesi için baskı yapıyor.

Amaç, EUV erişimini kısıtlamanın Çin'in en ileri teknoloji çiplerini üretme yeteneğini yavaşlatması ve gelişmiş yapay zeka hızlandırıcılarının ihracatına getirilen sınırlamalarla birlikte ABD'nin yapay zeka yarışında üstünlüğünü korumasına yardımcı olmasıydı.

Ancak, Çin'in yarı iletken sektöründe bağımsızlık arayışının baskı altında hız kazandığı görülüyor ve Reuters'ın haberine göre Çin, bir EUV (Elektro-Uydu) prototipini tamamladı.Gelişmeler planlandığı gibi devam ederse, 2028 gibi erken bir tarihte çip üretimine başlanabilir ve üretim oradan itibaren kademeli olarak artırılabilir.

Bu durum, Batı'nın Çin'in en ileri teknolojiye sahip üretime erişimini kısıtlama çabalarını zorlaştırmakla kalmayıp, aynı zamanda Batı merkezli yarı iletken tedarik zinciri için uzun vadeli bir tehdit oluşturabilir; bu tehdit, Çin konusunda iyimser olan birçok analistin bile beklediğinden yıllar önce ortaya çıkabilir.

Nisan ayında ASML CEO'su Christophe Fouquet, Çin'in bu tür bir teknolojiyi geliştirmek için 'çok, çok uzun yıllara' ihtiyacı olacağını söylemişti.

"Ancak Reuters tarafından ilk kez bildirilen bu prototipin varlığı, Çin'in yarı iletken bağımsızlığına analistlerin tahmin ettiğinden yıllarca daha yakın olabileceğini gösteriyor."

EUV Litografisi Gerçekte Nasıl Çalışır?

EUV'yi bu kadar eşsiz kılan ve uzun yıllar ASML'nin tekelinde kalmasının nedeni, EUV'nin sadece tek bir teknoloji olmaması, aksine ultra hassas mühendisliğin birçok başarısının tek bir entegre sistemde bir araya getirilmesidir.

İlk kısım son derece güçlü bir CO'dur.₂ Yaklaşık 30 kW gücünde olan bu lazer, dünyanın en güçlü darbeli endüstriyel lazerlerinden biridir. ASML'nin makinelerinde kullanılan bu lazer, Alman şirketi tarafından üretilmektedir. Trumpf.

Ancak EUV ışığını üreten bu lazer değil, enerji kaynağıdır. EUV üretmek için sistem, erimiş kalayın minik damlacıklarını aşırı ısıtarak plazma haline getirir; ASML makineleri saniyede yaklaşık 50,000 kalay damlacığını ateşler.

Plazmanın aşırı yüksek sıcaklıklara (çoğu zaman 220,000°C (360,000°F) civarında olduğu belirtilir) çıkarılması gerekir; bu da Güneş yüzeyinden çok daha sıcak koşullar yaratır ve endüstri mühendisliğini sınırlarına kadar zorlar.

Tüm süreç neredeyse mükemmel bir vakum ortamında gerçekleşmelidir, çünkü hava (ve çoğu malzeme) EUV ışığını emer.

Kaynak: Yarı Mühendislik

Ve bu da henüz her şey değil. Bu EUV ışığının artık, en ileri teknolojiye sahip silikon levhaları desenlendirmek için şaşırtıcı bir hassasiyetle yönlendirilmesi, şekillendirilmesi ve odaklanması gerekiyor; bu durum, önde gelen düğümler için genellikle milimetre kare başına 100 milyon transistöre yaklaşan transistör yoğunlukları açısından tartışılıyor.

Alman optik devi tarafından geliştirilen bu kavisli aynalar... ZeissAtomik seviyeye yaklaşan bir doğrulukla üretilmeli ve hizalanmalıdır.

"Böyle bir EUV aynasını Almanya büyüklüğüne kadar büyütseydiniz, en büyük düzensizlik -tabiri caizse Zugspitze- tam 0.1 milimetre yüksekliğinde olurdu."

Bu hassasiyet o kadar üst düzeydedir ki, aynaların yönsel doğruluğu genellikle çarpıcı benzetmelerle açıklanır. Örneğin, bir EUV aynası bir ışını Ay'a doğru yönlendirmek için kullanılsaydı, teorik olarak Ay yüzeyindeki bir masa tenisi topu kadar küçük bir nesneyi vuracak kadar doğru olurdu.

Bu optikler ayrıca, genellikle silikon ve molibden gibi malzemelerin dönüşümlü olarak kullanıldığı, her katmanında yalnızca birkaç atom kalınlığında çok katmanlı bir kaplama ile kaplanmıştır.

“Bunun için burada 100'e kadar katman üst üste yerleştiriliyor. Tek bir katman ışığın sadece yüzde birini yansıtırdı; kayıp çok büyük olurdu.

Sonuç olarak, ışığın %70'ine kadarının kullanılabilir olmasını sağlayan bir yansıtma oranı elde ediliyor."

Son olarak, silikon levhanın kendisi olağanüstü bir hassasiyetle hareket etmeli ve hizalanmalıdır. Sensörler konumlandırmayı sürekli olarak ölçer ve levha tablası, termal değişimden ve yüksek hızlı hareketten kaynaklanan deformasyona karşı direnç gösterirken doğruluğunu korumalıdır.

Dolayısıyla, tüm bu adımları göz önünde bulundurduğumuzda (ve yukarıdaki açıklama hala aşırı basitleştirilmiş bir açıklamadır), EUV'yi kopyalamanın neden bu kadar zor olduğu açıkça ortaya çıkıyor: Sadece bir tasarımı değil, aynı zamanda tek bir makineye entegre edilmiş geniş bir malzeme, ölçüm, kontrol, optik, vakum sistemleri ve ultra temiz üretim ekosistemini de yeniden üretmeyi gerektiriyor.

EUV'nin Kopyalanması Neden Bu Kadar Zor?

Kaydırmak için kaydırın →

Çin'in EUV "Manhattan Projesi": Toplam Yarı İletken Seferberliği

Toplam Seferberlik

Yapay zekâ, gelişmiş robotik ve askeri teknoloji alanlarında rekabet için en ileri teknolojiye sahip çiplerin ne kadar önemli olduğunu göz önünde bulundurursak, Çin'in yerli EUV (Sonlu Ultraviyole) hamlesini Manhattan Projesi'ne benzetmek sadece bir söylemden ibaret değil; bu, çabanın ölçeğini ve aciliyetini yansıtıyor.

İlk olarak, kamu ve özel sektörden çok büyük miktarda sermayenin daha geniş kapsamlı yarı iletken sektörüne aktarıldığı görülüyor. 2025 yılının başlarında en az 37 milyar avroluk bir kaynağın harekete geçirileceği bildiriliyor.ve muhtemelen daha fazlası üniversite araştırmaları, endüstriyel tesisler, kritik tedarikçilere verilen sübvansiyonlar, garantili alımlar ve devlet destekli gelecekteki çip talebi yoluyla gerçekleşecektir.

Ve belki de bu durum tamamen sürpriz olmamalıydı, çünkü Huawei'nin EUV ile ilgili bir patent başvurusunun Aralık 2022'de yapıldığı bildirildi..

Buna paralel olarak, bir başka Çinli şirket olan SMIC, İddialara göre, eski DUV makinelerini kullanarak EUV'ye ihtiyaç duymadan 5nm sınıfı çipler üretmeyi başardılar.—bu durum, kısıtlı imkanlarla "idare etme" yönündeki teşvikin ne kadar güçlü olduğunu göstermektedir.

Bir başka kavram da incelendi: Parçacık hızlandırıcı (senkrotron) aracılığıyla EUV ışığı üretmek2023 gibi erken bir tarihte tartışılan ve bağlantılı olan bir yönelim 2022'den kalma bilimsel bir yayın.

Tüm bu çabalar, Çinli kurum ve şirketlerin EUV teknolojisine hakim olmaya veya ona ihtiyaç duymadan rekabetçi alternatifler geliştirmeye verdiği muazzam önemi göstermektedir.

Bu çabaların merkezinde, ağır yaptırımlara maruz kalan Çinli teknoloji devi Huawei yer alıyor.

"Huawei, bu çaba için ülke genelindeki ofislerine, üretim tesislerine ve araştırma merkezlerine çalışanlarını görevlendirdi."

"Yarı iletken ekiplerine atanan çalışanlar genellikle iş yerinde uyuyor ve hafta içi eve dönmeleri yasaklanıyor; daha hassas işlerle ilgilenen ekiplerin telefon erişimi de kısıtlanıyor."

Yetenek Kazanımı Çin'in EUV Programını Nasıl Hızlandırdı?

EUV teknolojisinin potansiyelini ortaya çıkarmaya yönelik bir diğer -daha gizli- girişimin ise, EUV'yi mümkün kılan deneyim ve insan yeteneğini edinmeye odaklandığı bildiriliyor.

ASML'de çalışmış ve daha sonra emekli olmuş bazı üst düzey mühendisler de dahil olmak üzere, en iyi mühendisler işe alım için öncelikli hedefler arasındaydı. Raporlar ayrıca, ASML'nin diğer mevcut çalışanlarına da 2020'den beri işe alım teklifleri yapıldığını gösteriyor.

Projeye ASML'den alınan deneyimli bir Çinli mühendis, işe alım sürecine aşina olan bir kişinin aktardığına göre, kendisine verilen cömert işe başlama bonusuyla birlikte sahte bir isimle düzenlenmiş bir kimlik kartı bulduğunda şaşırdı.

İçeri girdiğinde, kendisi gibi takma isimlerle çalışan diğer eski ASML meslektaşlarını tanıdı ve gizliliği korumak için iş yerinde de sahte isimlerini kullanması talimatı verildi.

Bu işe alımların, yıllar önce yurtdışında çalışan yarı iletken uzmanlarına imza bonusları ve destekler teklif edilmesiyle birlikte, en iyi yetenekleri Çin'e getirmeye yönelik daha geniş bir çabanın parçası olduğu bildirildi.

Bazı ulusal kuralların, bu işe alınan uzmanlar için daha uygun hale getirilmesi amacıyla esnetildiği de münferit vakalarda görülmüştür. Örneğin, Çin'in resmi olarak çifte vatandaşlığı yasaklamasına rağmen, diğer ülkelerin vatandaşlığını almış bazı kişilere Çin pasaportu verildiği ve çifte vatandaşlıklarını korumalarına izin verildiği bildirilmiştir.

Bu mühendislerin çoğunun Çin uyruklu veya Çin kökenli olması da işe alımı kolaylaştırmış olabilir.

Genel olarak, Çin'in "sadece teknoloji çaldığı" iddiaları, hızla büyüyen bir araştırma ve mühendislik ekosisteminin aşırı basitleştirilmiş bir yorumudur. Yine de, bu özel durumda, ASML'nin ticari sırlarıyla örtüşme anlamlı olabilir.

Şirket, "ASML eski çalışanlarının nerede çalıştığını kontrol edemez veya kısıtlayamazken, tüm çalışanlar sözleşmelerindeki gizlilik maddelerine bağlıdır" açıklamasında bulundu ve "ticari sırların çalınmasına karşı yasal işlem başlattığını ve başarılı olduğunu" belirtti.

Çin'in İlk EUV Litografi Prototipinin İç Yüzü

Eski ASML çalışanlarının işe alınması, EUV parçalarının tersine mühendisliği ve yerli alternatiflerin bağımsız olarak geliştirilmesi sonucunda, ASML'nin tipik 180 tonluk, okul otobüsü boyutundaki EUV sistemlerinden önemli ölçüde daha büyük bir prototip ortaya çıkmış gibi görünüyor; bildirildiğine göre bu prototip tüm bir fabrika alanını kaplıyor.

Bu durum, prototipin ASML'nin üretim tasarımlarına göre daha fazla enerji tükettiğini, daha az kompakt olduğunu, daha az verimli olduğunu veya optimizasyonun daha erken bir aşamasında olduğunu gösterebilir.

Eski ASML makinelerinden kurtarılan parçalar ve ASML tedarikçilerinden temin edilen ikinci el parça pazarları da, yerli üretim artarken veya kalite iyileşirken çalışan bir prototipin oluşturulmasına yardımcı olabilirdi.

Hâlâ eksik olan ve benzer performansta kopyalanması son derece zor olan önemli bir bileşen ise Zeiss optikleridir. Makinenin henüz istenen seviyede çip üretememesinin nedenlerinden birinin de bu olduğu belirtiliyor.

Yüksek NA'lı EUV: Çip Silahlanma Yarışında Yeni Cephe

EUV teknolojisinin ASML tarafından geliştirilmesi on yıllar sürmüş olsa da, Çin'de bir prototipin ortaya çıkması, en azından temel sistem gösteriminde, birçok kişinin sandığından çok daha hızlı bir şekilde arayı kapatmanın mümkün olduğunu gösteriyor.

Bu durum, Batılı yarı iletken liderleri üzerinde bir sonraki nesil olan Yüksek-NA (Sayısal Açıklık) EUV'ye daha fazla yatırım yapmaları için baskı oluşturuyor.

Yüksek NA değerine sahip EUV teknolojisi, Intel gibi şirketler tarafından halihazırda test ediliyor. (INTC )Ayrıca Samsung ve TSMC tarafından da değerlendirilmiştir. Intel, seri üretim için 2028 civarını hedeflediğini kamuoyuna açıklarken, TSMC ve Samsung daha temkinli davranarak High-NA EUV'yi kitlesel kullanıma acele etmek yerine gelecekteki <2nm düğümlerine saklıyorlar.

“Optik sistemin ışığı algıladığı açılar ne kadar büyük olursa, görüntülenen ayrıntılar da o kadar ince olur. Bu da optik EUV sistemlerinin giderek daha büyük hale geldiği anlamına geliyor.”

Zeiss, High-NA EUV hakkında

Yüksek NA'lı sistemler, daha büyük optik elemanlar kullanır; bu da ASML'ye optik ortağı Zeiss aracılığıyla kalıcı bir avantaj sağlayabilir.

Kaynak: Zeiss

Yüksek NA EUV litografisi için kullanılan bir ayna, mevcut EUV aynalarından yaklaşık iki kat daha büyük ve on kat daha ağırdır; bu da toplam sistemi daha da büyük, ağır ve karmaşık hale getirir.

"Yüksek hassasiyetli odaklamayı sağlamak için kullanılan High-NA-EUV litografi için 40,000'den fazla projeksiyon optiği parçası yaklaşık on iki ton ağırlığındadır; bu, yerleşik EUV litografisinin hacim ve ağırlığının yedi katıdır."

Bu, yatırımcılar için ne anlama geliyor?

Kısa vadede bu durum pek bir şeyi değiştirmeyecek gibi görünüyor. Çin'in EUV makinesinin yalnızca bir prototip olduğu ve ne kadarının yeniden kullanılan veya kurtarılan ASML parçalarına, ne kadarının ise tamamen Çin yapımı bileşenlere dayandığı belirsizliğini koruyor.

Ancak Çin'in sonsuza dek başarısız olacağını varsaymak zordur. Yeterli uzman, fon ve zamanla, özellikle bileşenler, malzemeler ve metroloji alanındaki daha geniş ekosistem olgunlaştıkça, Çin kurumlarının sonunda EUV'nin yeteneklerinin çoğunu kopyalayamayacağına inanmak için net bir neden yoktur.

Çin'in Zeiss aynaları gibi belirli bir bileşeni değiştiremeyeceğine dair şüpheler de ihtiyatla karşılanmalıdır. Daha önce yapılan benzer analizler Çin'in 15 yıldan fazla geride olduğunu öne sürmüştü, ancak şimdi bir prototipin ortaya çıktığı bildirildi.

Uzun vadede (5-10 yıl), Çin, yalnızca dökümhane düzeyinde değil, ekipman üretim düzeyinde de bağımsız bir paralel yarı iletken tedarik zinciri kurabilir.

İlk etapta, gelişmiş yerli üretim muhtemelen iç talebe öncelik verecek ve gelişmiş çiplerin, üretim araçlarının ve destekleyici bileşenlerin Çin'e satışlarını azaltacaktır.

Zamanla bu durum, Batılı yarı iletken ekipman üreticilerinin ve tedarikçilerinin cirolarını ve kar marjlarını baskı altına alarak, önceki Ar-Ge seviyelerinde yeniden yatırım yapma yeteneklerini azaltabilir.

ASML ve diğer ekipman üreticileri gibi şirketler ve hatta dökümhaneler için daha da endişe verici olan şey, Çin yapımı gelişmiş çiplerin sonunda özellikle genişleyen BRICS ve Şanghay İşbirliği Örgütü (ŞKO) ticari ağları genelinde dış pazarlarda doğrudan rekabet edebilecek olmasıdır.

Sonuç

Birçok kişinin beklediğinden yıllar önce Çin'den bir EUV prototipinin ortaya çıkması gerçek bir dönüm noktasıdır. Bu, ihracat kontrollerinin ve yaptırımların, Batı'nın uzun süredir yapısal bir avantaja sahip olduğu bir sektörde teknolojik yetenekleri kalıcı olarak sınırlamasının olası olmadığını göstermektedir.

En iyi ihtimalle, kısıtlamalar ilerlemeyi geciktirebilir; en kötü ihtimalle ise, güçlü devlet desteği ve endüstriyel kapasiteye sahip yaklaşık 1.5 milyar kişilik korunaklı bir iç pazar yaratarak ilerlemeyi hızlandırabilirler.

Bu, Çin'in hemen yerli EUV araçlarıyla en ileri teknolojiye sahip çipler üretmeye başlayacağı anlamına gelmiyor. Ancak bu, o hedefe giden yolun artık daha net ve muhtemelen daha hızlı olduğu anlamına geliyor.

Genel olarak, bu durum Çin'in sadece dünyanın en büyük üretim üssü olmaktan çıkıp, önemli bir teknoloji gücüne dönüşmekte olduğunu pekiştiriyor.

Bazı analizler, Çin'in şu anda ileri bilimsel alanların büyük bir bölümünde lider konumda olduğunu savunuyor.Bu durum, ticari sır anlaşmazlıkları ve fikri mülkiyet çatışmaları bu rekabetin gerçek bir özelliği olmaya devam etse bile, ilerlemenin yalnızca taklit yoluyla gerçekleştiği yönündeki basitleştirilmiş anlatıyı sorgulamaktadır.

Çin'in bu atılımı uzun vadeli ufku değiştirirken, yarı iletken sektöründe acil hakimiyet arayan yatırımcılar yine de mevcut pazar liderine bakmalıdır.

Yarı İletken Şirketi – TSMC

Çin'in teknoloji gücü olarak yükselişi stratejik açıdan önemli, ancak şu an için Çin'in yarı iletken üretim ekipmanları en gelişmiş Batı sistemlerinin gerisinde kalıyor veya ancak onlara yaklaşıyor.

Dolayısıyla dökümhane sektöründe, süreç disiplini, verimlilik öğrenimi ve operasyonel deneyim, önümüzdeki on yılda da belirleyici faktörler olmaya devam edecek gibi görünüyor.

Sonuç olarak, yarı iletken üretiminde uzmanlık alanı ve maliyeti düşürmek için seri üretim yapabilme yeteneği belirleyici rol oynamaktadır. Tayvan merkezli, ultra gelişmiş çip üretiminde lider şirket TSMC, bu modeli en iyi uygulayan firmadır.

TSMC öncelikle silikon çipler üretiyor; bunlar arasında en güçlü 3nm ve yakında piyasaya sürülecek 2nm sınıfı düğümler de bulunuyor. Ve en gelişmiş (ve en pahalı) çipleri ürettiği için, küresel dökümhane gelirlerinde baskın bir paya sahip.

Kaynak: Eric Flaningam

TSMC ayrıca ABD'deki üretim kapasitesini de genişletiyor. özellikle Arizona'daki fabrikalarına yaptığı büyük yatırımlar aracılığıyla.

Yüksek NA değerine sahip EUV geliştirme çalışmaları zaten devam ederken, TSMC özellikle verimlilik, güvenilirlik ve yüksek hacimli üretim olgunluğu konularında SMIC gibi Çinli rakiplerinin bir adım önünde yıllarca kalabilir.

TSMC, Samsung, Intel ve diğer dökümhanelerle kıyasıya rekabet etmesine rağmen, en azından öngörülebilir gelecekte, yükselen Çin merkezli rekabete karşı liderliğini koruyacak konumda bulunuyor.

En Son TSMC (TSM) Hisse Senedi Haberleri ve Gelişmeleri