Китайская литография рассчитывает на успех к 2031-му

По крайней мере, план именно таков: компания Huawei выступила с заявлением, что через пять лет поддерживаемые ею дизайнеры микросхем и чипмейкеры в КНР (компании HiSilicon, SMIC и другие) сумеют освоить технологический процесс, эквивалентный – по количеству транзисторов на 1 кв. мм площади, занимаемой полупроводниковым кристаллом, – перспективному «1,4-нм», который тайваньская TSMC намерена поставить на коммерческие рельсы к 2028-му. Таким образом, разрыв между микропроцессорной промышленностью материкового Китая и не признанного практически никем (включая США) острова разительно сократится: сегодня для первой практический предел возможностей – «7 нм», тогда как для второй уже «2 нм».

При этом в Huawei вовсе не рассчитывают на ослабление американских санкций, сделавших для КНР недоступным передовое фотолитографическое оборудование, которое оперирует для экспонирования заготовок микросхем экстремальным ультрафиолетовым излучением (EUV) с длиной волны 13,5 нм. Перейти к «1,4-нм» эквиваленту в Поднебесной собираются с применением доступных им фотолитографов DUV с рабочей длиной волны 193 нм, которые на Тайване применяли для техпроцессов с маркетинговым разрешением как раз вплоть до «7 нм». А ставку инженеры Huawei делают на технологию LogicFolding Design, подразумевающую многослойную укладку транзисторов для каждой отдельной микросхемы.

Технически идея очевидна: микросхемы – вместо традиционного плоскостного подхода к инженерному дизайну логических элементов – проектируют сразу в два (пока что в два) слоя, что позволяет не только автоматически удвоить плотность транзисторов на ней, но и дополнительно выгадать за счет оптимизации межсоединений. Грубо говоря, токоведущую шину, которая в плоскостном дизайне должна была огибать какой-нибудь сумматор, в двуслойном можно проложить вертикально, сокращая заодно и время, которое потратит заряд на распространение по ней.

Разработчики LogicFolding Design рассчитывают, что уже на первом этапе число транзисторов на чипе стандартной площади увеличится сразу на 53,5%, а его рабочая частота – на 12,7%. К 2031 г. планируется достичь стабильной тактовой частоты 5,00 ГГц и плотности более 400 млн транзисторов на каждый квадратный миллиметр. Ожидается, что эпоху LogicFolding Design в китайском микропроцессорном производстве откроет уже в текущем году разрабатываемая Huawei система-на-кристалле семейства Kirin – с частотой 3,10 ГГц и плотностью транзисторов до 238 млн единиц/кв.мм.

Бесспорно, даже успешное внедрение LogicFolding Design не позволит КНР одним рывком сократить отставание от передовой в мировом масштабе (тайваньской по большей части, но опирающейся на разработанные в США технологии) микропроцессорной промышленности. Так, недавно вышедшая на внутрикитайский рынок игровая видеокарта Lisuan Extreme LX 7G100, созданная из произведенных на материке компонентов, по производительности едва дотягивает до Nvidia RTX 3060 пятилетней давности, зато по розничной цене соперничает с новейшей RTX 5060 Ti.

Но это, впрочем, понятно: инвестиций столь сложные техпроцессы требуют огромных, а китайский рынок, хотя и велик сам по себе, все же кратно меньше мирового. Однако если дела у Huawei и поддерживаемых ею локальных чипмейкеров пойдут на лад, альтернативой отягощенным санкциями поставкам тайваньско-американской вычислительной микроэлектроники определенно заинтересуются по всему миру. И вот если и когда рынки сбыта микросхем с материка сравняются по объему с охваченными ныне TSMC и другими глобальными поставщиками, ситуация может измениться кардинально и быстро – поскольку в чем в чем, а в масштабировании уже освоенных техпроцессов КНР равных в мире определенно нет.