Ein Durchbruch von Chinas größtem Chiphersteller, der im vergangenen Monat enthüllt wurde, löste bei Beobachtern außerhalb der Branche ein überraschtes Keuchen aus. Aber der Umzug von Semiconductor Manufacturing International Corporation zu beginnen Versand Fortschrittliche „7-Nanometer“-Halbleiter waren nur eine Frage der Zeit.
Die interessantere Frage ist nun, wie viel Zeit und Geld das Unternehmen bereit ist, sie in großem Maßstab mit einer Methode herzustellen, die ihre internationalen Konkurrenten zugunsten einer effizienteren Methode aufgegeben haben.
Diese Entwicklung, die im kommenden Jahr erwartet wird, wird zeigen, ob die chinesischen Chiphersteller wirklich bereit sind, der politischen Sache, ihr Land autark zu machen, Vorrang vor dem Business Case des Geldverdienens zu geben.
Zunächst einmal ist 7 nm – der Marketingname für einen Technologieprozess zur Herstellung von Chips – eine Generation hinter den fortschrittlichsten in der Massenproduktion zurück. Er liegt hinter der 5-nm-Chipgeneration, die von den Branchenführern Taiwan Semiconductor Manufacturing Company und Samsung aus Südkorea angeboten wird. Und 7 nm ist nur das Minimum, das für Hochleistungs-Computing-Chips erforderlich ist, die große Datenmengen schnell verarbeiten, von Servern bis hin zu Smartphones.
Seit der Einstellung des ehemaligen TSMC-Veteranen Liang Mong-song als Co-CEO im Jahr 2017 hat SMIC Fortschritte bei der Beherrschung von Generationen von Fertigungstechnologien wie 16 nm und 10 nm gemacht.
Das Problem des Unternehmens besteht jedoch darin, dass die USA den Export von Extrem-Ultraviolett-Geräten nach China blockieren. Solche Lithografiegeräte, mit denen integrierte Schaltungsmuster auf einer Waferoberfläche aufgebracht werden können, indem sie nur einmal belichtet werden, sind seit 2019 zur Hauptstütze für die Herstellung von Chips mit dem 7-nm-Prozess und fortschrittlicherer Technologie geworden.
„Die Aufregung über die Fortschritte von SMIC ist ziemlich übertrieben – sie verwenden zusätzliche Belichtung, um den Mangel an EUV auszugleichen“, sagt Douglas Fuller, ein Experte für die chinesische Halbleiterindustrie. „Aber es versteht sich, dass die Ausbeute schrecklich ist.“
SMIC hat offen über seine Suche nach der 7-nm-Technologie gesprochen. Anfang 2020 sagte das Unternehmen, es entwickle einen „n+1“-Prozess „vergleichbar mit 7nm“. Im Oktober desselben Jahres gab das chinesische Chipunternehmen Innosilicon bekannt, dass es das endgültige Design und die Tests für ein Produkt abgeschlossen habe, das diesen Prozess verwenden würde. SMIC hat auch angekündigt, die Technologie im nächsten Jahr in die Massenproduktion zu bringen.
Da SMIC jedoch keine EUV-Ausrüstung sichern kann, ist es auf die Verwendung von Deep-Ultraviolett-Geräten angewiesen. Diese Ausrüstung ist eine Generation hinter EUV, die 7-nm-Chips nur durch drei oder sogar vier Musterungsrunden fertigstellen kann.
Angetrieben von Bedenken, dass chinesische Chiphersteller das EUV-Verbot der USA auf diese Weise umgehen könnten, hat Washington in den letzten Monaten mit Geräteherstellern wie ASML aus den Niederlanden und Japans Nikon die Möglichkeit diskutiert, die Lieferung von DUV-Maschinen auch nach China zu stoppen. Analysten glauben jedoch, dass China genug Ausrüstung gekauft hat, um sich vor einem solchen Risiko zu schützen.
Die technischen Herausforderungen beim Übergang zu 7 nm haben jedoch viele andere Chiphersteller geplagt. Intel kämpfte jahrelang darum, unter die 10-nm-Technologie zu kommen. Und selbst wenn SMIC erfolgreich ist, wird der Wettbewerb mit globalen Konkurrenten angesichts der zusätzlichen Kosten und des Zeitaufwands, die für den Einsatz von DUV-Maschinen erforderlich sind, ein harter Kampf.
Ob das ein Kampf ist, den SMIC will, ist eine offene Frage. Liang und sein Co-CEO Zhao Haijun waren sich uneinig darüber, welchen Preis das Unternehmen zahlen sollte, um seinen Versuch fortzusetzen, zu internationalen Konkurrenten aufzuschließen. Während Liang die Entwicklung von Spitzentechnologie weiter vorantreiben möchte, hat sich Zhao dafür ausgesprochen, sich auf den Ausbau weniger fortschrittlicher Kapazitäten zu konzentrieren, um Marktanteile zu gewinnen. Erst am vergangenen Freitag teilte er den Investoren mit, dass SMIC Kapazitäten flexibel weniger fortschrittlichen Technologiegenerationen zuweisen werde, um auf die starke Nachfrage in Bereichen wie Chips für den industriellen Einsatz zu reagieren.
Pekings frühere Versuche, bahnbrechende Innovationen in der Halbleiterfertigung voranzutreiben, wurden durch die Zurückhaltung der Chiphersteller behindert, Risiken bei der Verwendung wenig erprobter hausgemachter Lösungen einzugehen. SMIC steht nun an einem Scheideweg bezüglich dieser Priorität. Durch die US-Beschränkungen für den Export von Chiptechnologie nach China eingeschränkt, ist die Abhängigkeit des Unternehmens von seinem Heimatmarkt in den letzten vier Jahren um mehr als 10 Prozentpunkte auf fast 70 Prozent des Umsatzes gestiegen.
Branchenexperten sagen jedoch, dass dies nicht gleichbedeutend ist mit der Priorisierung nationaler Branchenziele. Ein Halbleiter-Manager sagt: „Ihr wahres Ziel ist es, ein technologisch starkes und profitables Unternehmen zu sein. In dem Moment, in dem sie gezwungen sind, das aufzugeben, ist das der Moment, in dem sich China wirklich von der Welt abkoppelt.“