Trung Quốc và bán dẫn 7 nanomét

cuối tháng 8 năm 2023 Huawei mở bán chip riêng: trang bị cho Huawei mate 60 pro là hệ-thống-trên-chip [SOC system on chip] Kirin 9000s xếp hạng chip 7 nanomét và có vẻ được làm bởi SMIC

Điện thoại và chip
chiếc mate 60 pro trang bị chip Kirin 9000s: theo trang Tech Insights thì die rộng 107 milimét vuông, lớn hơn 2% so với chip Kirim 9000 và Kirim 9000e - từng được TSMC sản xuất trên tiến trình 5 nanomét trước khi lệnh trừng phạt của Mỹ xía vô

dù sao thì 7 nanomét cũng muộn mấy 5-6 năm so với những chip 3 nanomét mà TSMC chào bán năm nay: sẵn sàng cho tháng 9 ra mắt loạt iPhone 15 - phân tích phần cứng cho thấy Kirin 9000s sẽ hỗ trợ kết nối 5G mặc dù Huawei đề cập, bề ngoài thì hệ điều hành của chiếc mate 60 pro chỉ hỗ trợ 4G từ lâu Apple đang cố lách luật những bằng sáng chế modem của Qualcomm lõi hệ-thống-trên-chip đơn vị xử lý trung tâm là một phiên bản tuỳ chỉnh [custom] trên nền tảng sở hữu trí tuệ ARM, trong khi đơn vị xử lý đồ hoạ là thiết kế tuỳ chỉnh mới của Huawei hoặc HiSilicon: thiết kế mới đã gây ra những lỗi kết cấu [texture] cho tựa game như Genshin Impact về lợi suất [yield], Dylan Patel của semianalysis viết rằng lợi suất ban đầu của SMIC ở tiến trình 7 nanomét có lẽ đã vượt kỳ vọng: thông thường thì yield bắt đầu từ thấp rồi cải thiện khi xưởng fab tiến bộ - TSMC đã củng cố được yield đủ cao để cung cấp chip 3 nanomét cho iPhone 15, thì SMIC cho mate 60 pro cũng thế

Ngạc nhiên?
trước đây thì đã có suy đoán rằng HiSilicon sắp cho ra mắt chip làm trên tiến trình n+2 nanomét của SMIC: đầu tháng 8 năm 2023 thì tờ Nikkei Asia đã nhắc đến việc SMIC đang làm việc với Huawei để chế tạo chip 5G mới tháng 7 năm 2022 lần đầu tiên rò rỉ thông tin SMIC và tiến trình n+2 thì bấy giờ bước tiến trình ấy đang sử dụng để làm máy đào Bitcoin: hợp lý vì máy đào bitcoin có những cấu trúc lặp lại - là ứng dụng tốt để cải thiện bước tiến trình chỉ một năm, đồng giám đốc điều hành Liang Mong-song và SMIC đã có thể ra mắt Kirin 9000s

Nữa
tháng 1 năm 2022 tiến sĩ Burn Lin, cha đẻ của in thạch bản nhúng 193 nanomét, và đồng nghiệp Liang Mong-song trả lời phỏng vấn rằng SMIC có thể fab được 5 nanomét chỉ nhờ đa mẫu hình: chìa khoá là in thạch bản nhúng - kỹ thuật tuy lạc hậu 1-2 thập kỷ nhưng có lẽ vẫn là máy in thạch bản tốt nhất thế giới - máy như twinscan NXT 2000 có lẽ vẫn làm 70 - 80% công việc cho Intel, TSMC và Samsung cho những bước tiến trình mới nhất Mỹ đã chặn xuất khẩu in thạch bản EUV nhưng có lẽ ấy chỉ là cá trích đỏ [red herring đánh lạc hướng]: việc chậm triển khai in thạch bản EUV có lẽ vì ngày nay thiếu chưa đạt yêu cầu thông lượng, điện năng và chi phí để cạnh tranh cho hoàn toàn tối ưu hoá [utilize tận dụng hết] - chính quyền Mỹ đã không chặn 193i [193 nanomét immersion] có lẽ vì nghĩ rằng Nhật Bản và Hà Lan sẽ phản đối ngày 30 tháng 6 năm 2023 Hà Lan và Nhật Bản mới hợp tác với Mỹ để áp đặt lệnh hạn chế xuất khẩu 193i: ASML không vui lắm vì đang cố gắng bán càng nhiều máy DUV càng tốt cho đến hết năm - dù sao SMIC cũng có để máy để sản xuất 7 nanomét và sẵn sàng cho 5 nanomét - mặc dù những máy cũng sẽ hư hỏng, cần linh kiện thay thế, bảo trì bảo dưỡng

Chuỗi cung Trung-Hoa-tự-chủ
mate 60 pro là con đẻ của một hệ sinh thái những nhà cung cấp nội địa Trung Quốc: kênh Bloomberg đề cập đến những nhà cung cấp nội Trung, trong đó có mô đun tần số vô tuyến front-end và modem liên lạc vệ tinh cho chức năng điện đàm vệ tinh - ngoại trừ bộ nhớ SK Hynix, còn lại đều nội Trung là những SOC, CPU, Edge AI npu và gpu và bộ tăng tốc AI

Trí thông minh nhân tạo
sản phẩm điện thoại mate 60 pro đã lạc hậu 5 năm: có lẽ cũng chọc Qualcomm, Apple và Mediatek - Ming-Chi Kuo tweet rằng Qualcomm bán ra hàng chục triệu chip cho điện thoại Huawei, doanh số có lẽ sẽ bị thay thế bởi chip Kirim 9000s mới, trong khi Dylan Patel lưu ý rằng những hãng chế tạo bán dẫn ngoài đại lục và Apple sẽ mất thị phần cho chip nội Trung mới này SMIC vẫn có đơn hàng trong 1-2 năm tới: nhưng có lẽ sẽ tìm khách mua chip tiến trình n+2 mới trong mảng điện toán sức mạnh cao [high powered] - một đối tác sẽ làm bộ tăng tốc AI, phiên bản Trung Quốc của Nvidia a100 và đơn vị xử lý tensor [TPU] của Google, có thể sau 1-2 năm sẽ có bộ tăng tốc AI phiên bản nội Trung thiết kế bởi Biren, Baidu, điện toán đám mây Alibaba hoặc Tencent, nếu lệnh trừng phát không can thiệp

Trung Quốc làm tiếp
mục tiêu chính là phân phối được sản phẩm điện thoại: hiện tại đã bán được hàng triệu mate 60 pro - bán càng nhiều càng tốt cho cả châu Âu, Úc, Đông Nam Á và Nam Mỹ bất chấp không bán kèm sản phẩm Google, Huawei đã sử dụng quảng cáo 'người ảnh hưởng' [influencer] hướng dẫn cách cài đặt phần mềm của Google lên điện thoại Huawei SMIC cũng bắt đầu xem xét và bắt chước công việc kỹ thuật đóng gói tiên tiến [packaging technology stack]: trong mảng đóng gói, chip điện thoại cần mỏng và thoát nhiệt - sử dụng thứ như đóng gói quy mô chip [chip scale packaging] nếu muốn làm tiếp là AI tiên tiến, sẽ cần cân nhắc thứ khác như băng thông dữ liệu: cần những kiến trúc đóng gói mới, ví dụ chiplet hoặc xếp chồng die 2.5 chiều - vẫn khả thi chính phủ Trung Quốc có thể cũng củng cố hệ sinh thái thiết bị sản xuất bán dẫn nội địa: thay thế những ASML, Applied Materials, Tokyo Electron, LAM Research và những công ty đo lường [metrology]

Mỹ phản ứng gì?
chuyên gia Jordan Schneider của Chinatalk nói: "với lệnh hạn chế ngày 7 tháng 10, cục công nghiệp và an ninh của bộ thương mại đã đưa ra lý do là để chặn hỗ trợ những bán dẫn tiên tiến, được định nghĩa là những mạch tích hợp logic ở 16-14 nanomét hoặc thấp hơn, hoặc sử dụng kiến trúc bóng bán dẫn không-phẳng" "những hạn chế được thực thi ở đây, áp dụng theo chính phủ Mỹ mở rộng cân nhắc ảnh hưởng của những mạch tích hợp điện toán tiên tiến, siêu máy tính, và thiết bị sản xuất bán dẫn để tạo điều kiện cho hiện đại hoá quân đội, bao gồm phát triển vũ khí huỷ diệt hàng loạt và vi phạm nhân quyền" nghĩa là chính phủ Mỹ có tin tình báo chỉ rõ rằng Trung Quốc đã gây dựng khả năng sản xuất những chip logic tiên tiến, có ảnh hưởng đáng kể cho cân bằng quyền lực quân sự khu vực: dựa trên thông tin SMIC và Huawei đang tiến bộ hiện nay, nếu chính phủ Mỹ tin rằng bước tiến trình 7 nanomet Trung Quốc vẫn sẽ là đe doạ đến an ninh quốc gia Mỹ, thì chính phủ Mỹ có thể sẽ nỗ lực hơn để ngăn chặn nên hiểu rằng SMIC vẫn phụ thuộc thiết bị nhập khẩu cho bước tiến trình này, những nhà cung cấp nội Trung vẫn lạc hậu hàng năm: ngày này, những công ty như Applied Materials, LAM Research, Tokyo Electron và KLA đang bán gần như toàn bộ tổ khúc [suite] công cụ cho lắng đọng [deposit], khắc [etch], đo lường, mọc ghép [epitaxy] sử dụng cho 7 nanomét và có thể 5 nanomét, trong khi có thể sử dụng cho 28 nanomét - những công cụ đã được bán rộng rãi cho SMIC sử dụng ở những bước tiến trình lạc hậu [lagging edge] nhưng chắc hẳn đã được tái sử dụng cho mục đích làm chip Kirin 9000s vẫn kịp để ngăn Trung Quốc phát triển sản lượng tiến trình tiên tiến [leading edge] quy mô lớn: chính phủ Mỹ hợp tác với đồng minh như Nhật Bản, Hà Lan và Đức có thể khép chặt hơn lệnh hạn chế xuất khẩu lên những công cụ hiện đang được tái sử dụng cho mục đích khác - ví dụ in thạch bản nhúng Argon Fluoride, thiết bị mặt nạ và đánh bóng hoá-cơ học [CMP chemical mechanical polish] Jordan Schneider khuyên cũng nên hạn chế bớt tự do sử dụng những bản quyền cho những doanh nghiệp như SMIC trên danh sách những tổ chức [entity]

Kết
năm 1986 Samsung làm ngạc nhiên người Nhật với sản phẩm chip dram 1 megabit: thu hẹp khoảng cách Nhật-Hàn về bán dẫn từ 5 xuống còn 1 năm năm 1988 Samsung ra mắt chip 4 megabit: sánh ngang Nhật Bản