Китайские исследователи добились заметного прогресса в создании собственной технологии EUV-литографии, необходимой для производства передовых полупроводников. Одним из ключевых достижений стала разработка источника экстремального ультрафиолетового излучения. В работе над технологией, по имеющимся данным, участвовал бывший специалист нидерландской ASML Линь Нань, ранее занимавшийся подобными системами.

Разработка собственного EUV-источника потенциально приближает Китай к созданию литографического оборудования, необходимого для массового выпуска наиболее сложных микросхем. Однако до появления полноценного китайского аналога современных сканеров ASML ещё далеко: одного источника излучения недостаточно, а существующим прототипам необходимо решить проблемы с оптикой, прецизионной механикой, производительностью и программным обеспечением. По некоторым оценкам, работоспособная отечественная EUV-система может появиться в Китае ближе к 2028–2030 годам.

Зачем Китаю собственная EUV-литография

Современное производство полупроводников зависит от чрезвычайно сложного оборудования, которое выпускает очень ограниченное количество компаний. Особенно критична ситуация в сегменте EUV-литографии — технологии, использующей экстремальное ультрафиолетовое излучение для формирования чрезвычайно маленьких элементов микросхем.

Ключевым поставщиком серийных EUV-сканеров остаётся нидерландская ASML. Такое оборудование необходимо крупнейшим производителям полупроводников для освоения передовых технологических процессов.

Китайские предприятия доступа к новейшим EUV-машинам не имеют. Экспортные ограничения фактически закрыли возможность поставок такого оборудования в страну, поэтому Пекину приходится ускоренно развивать собственную технологическую базу.

Создание национального аналога EUV-сканера стало одной из наиболее сложных задач китайской полупроводниковой промышленности.

Китай разработал один из важнейших компонентов

Одним из основных элементов EUV-установки является мощный источник излучения. Именно в этой области китайские специалисты, судя по последним данным, смогли добиться существенного продвижения.

Ранее сообщалось об экспериментальной китайской установке с эффективностью преобразования энергии около 3,42 %. Иными словами, лишь небольшая часть затрачиваемой энергии превращалась в полезное EUV-излучение, которое впоследствии может применяться в литографическом процессе.

Для исследовательского оборудования такой показатель представляет интерес, однако для высокопроизводительной фабрики его возможностей пока недостаточно.

Предполагаемая мощность экспериментального китайского источника оценивается примерно в 100–150 Вт. Для сравнения, современные коммерческие EUV-системы способны работать с источниками значительно большей мощности — порядка 600 Вт.

Разница принципиальна. Чем мощнее источник, тем выше потенциальная производительность литографической установки и тем больше кремниевых пластин фабрика способна обрабатывать за определённый промежуток времени.

Бывший специалист ASML присоединился к китайской разработке

Особое внимание привлекла информация об участии в проекте Линь Наня (Lin Nan) — специалиста, ранее работавшего в ASML в Нидерландах.

По данным Newsbit, во время работы в нидерландской компании он специализировался именно на технологиях, связанных с лазерными системами для литографического оборудования.

Подобный опыт чрезвычайно ценен для китайской программы. EUV-литография относится к числу самых сложных промышленных технологий, а количество специалистов, непосредственно работавших над созданием серийного оборудования такого класса, сравнительно невелико.

Привлечение инженеров с соответствующим опытом способно помочь китайским исследовательским организациям быстрее пройти некоторые этапы разработки.

При этом создание работоспособного источника EUV-излучения само по себе ещё не означает появления полноценного литографического сканера.

Почему одного мощного источника недостаточно

EUV-машина представляет собой огромный комплекс взаимосвязанных высокоточных систем. Источник излучения является лишь одной, пусть и чрезвычайно важной, частью этой конструкции.

В отличие от традиционной оптической литографии, EUV-излучение нельзя эффективно направлять при помощи обычных линз. Поэтому внутри сканера применяется сложнейшая система специальных многослойных зеркал.

Качество этих оптических компонентов непосредственно влияет на возможности всей установки.

Не менее сложная задача — обеспечить исключительно точное перемещение кремниевой пластины и других элементов системы. Прецизионные приводы должны работать на огромной скорости, сохраняя при этом чрезвычайно высокую точность позиционирования.

К этому добавляются вакуумное оборудование, системы контроля загрязнений, датчики, вычислительные комплексы и специализированное программное обеспечение.

Фактически для создания конкурентоспособного EUV-сканера Китаю необходимо построить не отдельную машину, а целую промышленную экосистему.

Одним из слабых мест остаётся оптика

Согласно ранее появлявшейся информации Reuters, китайские прототипы EUV-оборудования уже существуют, однако качество используемой в них оптической системы пока остаётся одним из серьёзных технологических препятствий.

Для EUV-литографии это особенно критично. Малейшие несовершенства зеркал или системы позиционирования способны заметно ухудшить характеристики экспонирования и снизить выход годных микросхем.

Поэтому даже наличие собственного источника необходимой мощности ещё не позволяет автоматически перейти к массовому производству передовых чипов.

Следующим этапом становится объединение источника, оптики, приводов, систем управления и программного обеспечения в единый комплекс, способный стабильно работать тысячи часов в условиях полупроводниковой фабрики.

Именно переход от лабораторного прототипа к надёжному серийному оборудованию может оказаться наиболее продолжительной частью китайской программы.

Когда может появиться китайский EUV-сканер

Оценки сроков заметно различаются. В отраслевых публикациях в качестве возможного ориентира называется 2028 год, однако более осторожные прогнозы допускают перенос появления практически применимой системы примерно на 2030 год.

Даже после создания первого работоспособного сканера потребуется время на повышение его производительности, надёжности и точности.

Современные установки должны не просто формировать чрезвычайно маленькие элементы на пластине. Они обязаны делать это быстро, повторяемо и с минимальным количеством дефектов, иначе промышленное использование оборудования теряет экономический смысл.

Поэтому первый функционирующий китайский EUV-сканер и машина, действительно конкурентоспособная с современным оборудованием ASML, могут появиться в разное время.

EUV остаётся одним из главных технологических барьеров

Развитие собственной литографии имеет для Китая стратегическое значение. Ограничения на поставку передового оборудования заставили страну инвестировать значительные ресурсы в локализацию всей полупроводниковой цепочки — от материалов и производственного оборудования до проектирования и выпуска микросхем.

Новый EUV-источник показывает, что постепенно продвигаться удаётся и в одном из наиболее технологически сложных направлений.

Однако говорить о появлении полноценного китайского конкурента ASML пока преждевременно. Источник излучения решает лишь часть огромной инженерной задачи. Китаю ещё предстоит добиться необходимого качества оптики, точности механических систем, высокой мощности и стабильности оборудования, а затем объединить всё это в комплекс, пригодный для круглосуточной эксплуатации на полупроводниковых предприятиях.

Тем не менее каждый успешно освоенный компонент сокращает технологический разрыв. Если китайской промышленности удастся последовательно решить оставшиеся задачи, в перспективе страна сможет получить собственную производственную цепочку EUV-литографии и существенно уменьшить зависимость от зарубежного оборудования.