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China está acelerando seus esforços para avançar sua indústria doméstica do semicondutor, entre tensões de comércio em curso com o oeste, na esperança de tornar-se mais autossuficiente.

O país é ainda de trás na tecnologia de IC e está em nenhuma parte perto de ser autossuficiente, mas está fazendo o progresso visível. Até recentemente, os fabricantes de chips domésticos de China foram colados com processos maduros da fundição sem a presença na memória. Recentemente, embora, uma fundição China-baseada incorporou o mercado do finFET 14nm, com o 7nm em R&D. China igualmente está expandindo na memória. E no setor fabuloso do equipamento, China está desenvolvendo seu próprio sistema extremo da litografia do ultravioleta (EUV), que é uma tecnologia que modele a maioria de recursos avançados nas microplaquetas.

É improvável que China desenvolverá seu próprio sistema de EUV no curto prazo. E para essa matéria, a fundição da nação e os esforços da memória são modestos, pelo menos por agora. E China não alcançará fabricantes de chips multinacionais muito em breve.

Todavia, está desenvolvendo sua indústria doméstica de IC por vários motivos. Por um lado, importações de China mais de suas microplaquetas dos fornecedores estrangeiros, criando uma diferença de comércio enorme. China tem uma indústria importante de IC, mas não é grande bastante fechar a diferença. Na resposta, a nação está derramando biliões de dólares em seu setor de IC com planos para fabricar mais de suas próprias microplaquetas. Posta simplesmente, quer assentar bem em menos dependente em fornecedores estrangeiros.

China acelerou recentemente aqueles esforços, especialmente quando os E.U. lançaram uma guerra comercial do multi-dente com a nação. Em apenas um exemplo, os E.U. fizeram mais difícil para que Huawei obtenha microplaquetas e software dos E.U. E recentemente, os E.U. obstruíram ASML de enviar um varredor a SMIC, o vendedor o maior de EUV da fundição de China. China vê estas e outras ações como uma maneira de impedir de seu crescimento, alertando a acelerar o desenvolvimento de suas próprias tecnologias.

Entrementes, os E.U. dizem que suas ações comerciais estão justificadas, reivindicando que China está contratada em práticas de comércio injustas e não protegeu a intelectual-propriedade dos E.U. China demite aquelas reivindicações. Todavia, a indústria precisa de manter um olho nas edições de comércio assim como no progresso de China nos semicondutores. Incluem:

SMIC está enviando os finFETs 14nm, com um processo 7nm-like no R&D.

As tecnologias de memória de Yangtze (YMTC) incorporaram recentemente o mercado de 3D NAND com um dispositivo de 64 camadas. Uma tecnologia de 128 camadas está no R&D.

A tecnologia de memória de ChangXin (CXMT) está enviando seu primeiro produto, uma linha da GOLE 19nm.

China está expandindo em semis compostos, incluindo o nitreto do gálio (GaN) e o carboneto de silicone (sic).

O OSATs de China está desenvolvendo uns pacotes mais avançados.

Isto todo soa impressionante, mas China ainda está arrastando. “China está gastando como louco. A estratégia de China é ser um jogador na fabricação do semicondutor. Vem do querer ter uma parte mais grande de suas capacidades de fabricação domésticas, assim como para critérios de segurança,” disse Risto Puhakka, presidente da pesquisa do VLSI. “Mas a parte de China na memória é pequena. No lado da lógica, são atrás de TSMC. China é longe de ser autossuficiente de todo o aspecto razoável.”

Aquelas não são as únicas edições. “Há ainda muitos desafios para China, incluindo a necessidade para mais talento e o IP na fabricação do semicondutor, e a necessidade de reduzir mais a diferença nas tecnologias de processamento principais,” disse Leo Pang, oficial principal do produto em D2S. “O desafio superior é a tensão entre os E.U. e os governos chineses, que estão causando a incerteza na fonte do equipamento de fabricação e do software de EDA.”

A estratégia de China

China foi envolvida na indústria de IC por décadas. Nos anos 80, teve diversos fabricantes de chips estatais com tecnologia antiquada. Tão naquele tempo, China introduziu diversas iniciativas para modernizar sua indústria de IC. Com ajuda dos interesses estrangeiros, o país lançou diversos riscos da microplaqueta nos anos 80 e nos anos 90.

Ainda, China encontrou-se atrás do oeste na tecnologia de semicondutor por vários motivos. Então, o oeste executou controlos de exportações restritos em China. Os vendedores do equipamento foram proibidos de enviar as ferramentas as mais avançadas a China.

Então em 2000, China lançou dois novos e vendedores domésticos modernos da fundição — Grace e SMIC. Os controlos de exportações foram relaxados até lá em China. Os vendedores do equipamento exigiram simplesmente uma licença enviar ferramentas a China.

Em torno desse tempo, China transformou-se uma grande base de fabricação com salários do ponto baixo. A procura para microplaquetas subiu rapidamente. Ao longo do tempo, a nação transformou-se o mercado o maior do mundo para microplaquetas.

Começando no final de 2000s, os fabricantes de chips multinacionais começaram a construir fabs em China para aceder ao mercado. Intel, Samsung e SK Hynix construíram fabs da memória em China. TSMC e UMC construíram fabs da fundição lá.

Em 2014, China consumiu $77 bilhões do valor das microplaquetas, de acordo com introspecções de IC, mas importou a maioria deles. O sinal de adição, China fabricou somente 15,1% daquelas microplaquetas, de acordo com introspecções de IC. O resto foi fabricado fora de China.

Na resposta, e armado com biliões de dólares no financiamento, o governo chinês revelou um plano novo em 2014. O objetivo era acelerar os esforços de China nos finFETs 14nm, na memória e no empacotamento.

Então, em 2015, China lançou uma outra iniciativa, dublada “feito em China 2025.” O objetivo é aumentar o índice doméstico dos componentes em 10 áreas — A TI, robótica, espaço aéreo, transporte, estradas de ferro, veículos elétricos, equipamento elétrico, materiais, medicina e maquinaria. Além, China espera tornar-se mais autossuficiente nos CI e quer aumentar em 2025 sua produção doméstica a 70%, de acordo com introspecções de IC.

Em 2019, China consumiu-o $125 bilhões do valor das microplaquetas, de acordo com introspecções de IC, mas ainda importações mais deles. China fabricou somente 15,7% daquelas microplaquetas, assim que é improvável o país alcançará seus alvos da produção em 2025.

Fig. 1: Mercado de IC de China contra a fonte das tendências da produção: Introspecções de IC

China enfrenta outros desafios, também, particularmente uma falta do talento técnico. “China ainda está procurando mais talento na fabricação do semicondutor,” pungência de D2S observou. “Que é principalmente porque China está construindo dúzia fabs novos. Tem recrutado já milhares, se não dez dos milhares, de coordenadores experientes do semicondutor dos fabs em Taiwan, em Coreia, em Japão e mesmo nos E.U. pagando os com pacotes de compensação muito atrativos.”

Na parte positiva, China fez uma recuperação rápida da pandemia Covid-19 no começo desse ano. Na primeira metade de 2020, a procura da microplaqueta e do equipamento era forte em China e em outra parte. de “a capacidade 200mm continuou a correr completamente com uma vasta gama de aplicações do fim. Na área de 300mm, esta foi uma situação similar sobre este ano passado,” disse Walter Ng, vice-presidente do desenvolvimento de negócios em UMC.

Outro veem tendências similares. De “os mercados do teste e do empacotamento do semicondutor China foram resilientes ao longo do período Covid-19,” disse Amy Leong, vice-presidente superior em FormFactor. “A procura permanece contínua, abastecido pela combinação do impulso construído ao longo dos últimos anos ‘feito iniciativa em China 2025 da’, e ‘pela construção/compra recentes do pânico’ entre tensões de China-U.S. Com isto disse, nós estão vendo um nível crescente de incertezas da procura em China como o medo de montagens globais de uma retirada econômica.”

O humor é igualmente tenso. Começando em 2018, os E.U. lançaram uma guerra comercial com a China, golpeando tarifas em bens Chinês-feitos. China revidou.

A guerra comercial está escalando. No ano passado, os E.U. adicionaram Huawei e sua unidade interna da microplaqueta, HiSilicon, da “à lista entidade,” dizendo as empresas levantam como um risco para a segurança. Para fazer o negócio com Huawei, uma empresa de E.U. deve obter uma licença do governo dos E.U. Muitos vendedores dos E.U. foram negados, que impacta seus ganhos líquidos.

Então, no começo desse ano, os E.U. expandiram a definição “de um utilizador final militar” em China. Isto é projetado impedir que as forças armadas de China obtenham toda a tecnologia dos E.U.

Em maio, os E.U. moveram-se para provir o fluxo das microplaquetas a Huawei dos fabs ultramarinos. “Indo para a frente, um fabuloso ultramarino deve parar vendas a Huawei se está conformes as seguintes três circunstâncias: A) equipamento fabuloso ou software dos E.U. dos usos para fazer microplaquetas; B) a microplaqueta é projetada por Huawei; e C) o fabricante de chips tem o conhecimento que o artigo produzido é destinado para Huawei,” disse Paul Gallant, um analista com Cowen. “(Isto exige) fabricantes de chips estrangeiros usando o equipamento dos E.U. para obter uma licença antes de vender microplaquetas a Huawei. Mas a língua da regra nova não pode realmente proibir tais vendas. Na parte superior, a regra nova cobre somente as microplaquetas projetadas realmente por HiSilicon, não todas as microplaquetas feitas pelos fabs ultramarinos que estão sendo vendidos a Huawei.”

Em algum momento, TSMC pode parar ordens novas a Huawei. É obscuro como este jogará toda para fora. As regras são distorcidos e poderiam mudar durante a noite.

Fundição, esforços de EUV

Mesmo antes da guerra comercial, China era no meio de um programa fabuloso principal da expansão. Em 2017 e 2018, China teve 18 fabs sob a construção, de acordo com SEMI “mundo Fab Forecast Report.” Eventualmente, estes fabs foram construídos.

China tem atualmente 3 fabs sob a construção, de acordo com SEMI. “Dois daqueles fabs são para a fundição. Um é 8 polegadas e outra é 12 polegadas. Há outro para a memória (12-inch). Ainda na mesa de projeto estão 7 mais,” disse Christian Dieseldorff, um analista em SEMI.

A indústria da fundição compõe uma grande porcentagem da capacidade fabuloso de China. A indústria da fundição de China é rachou em dois categoria-domésticos e em vendedores multinacionais.

TSMC e UMC estão entre as multinacionais. TSMC opera uns 200mm fabulosos em Shanghai. Em 2018, TSMC começou a enviar os finFETs 16nm em um outro fabuloso em Nanjing.

UMC está fabricando microplaquetas em uns 200mm fabulosos em Suzhou. UMC igualmente tem um risco novo da fundição de 300mm em Xiamen, que está enviando 40nm e 28nm.

Entrementes, vendedores domésticos da fundição de China, tais como o micro de ASMC, de CS e o grupo de Huahong, todo o foco em processos maduros. Na vanguarda, a partida HSMC está desenvolvendo 14nm e 7nm no R&D.

SMIC, a empresa a mais avançada da fundição de China, é o quinto do mundo - o vendedor o maior da fundição, atrás de TSMC, de Samsung, de GlobalFoundries e de UMC, de acordo com TrendForce.

Acima até do ano passado, o processo o mais avançado de SMIC era uma tecnologia 28nm planar. Em comparação, TSMC introduziu 28nm uma década há. Hoje, TSMC ramping acima 5nm com o 3nm no R&D.

Este é um ponto dorido para o governo chinês. Porque China é de trás, os OEMs chineses devem obter suas microplaquetas mais avançadas dos fornecedores estrangeiros.

Por outro lado, não há uma diferença para processos maduros em China. “A diferença do nó da tecnologia não é uma edição para a maioria de fabs, desde a maioria das microplaquetas usadas em IoT e de aplicações automotivos não exija nós da vanguarda,” a pungência de D2S disse.

Todavia, SMIC está tentando desenvolver processos avançados. Em 2015, SMIC, Huawei, Imec e Qualcomm formaram um risco comum da tecnologia da microplaqueta do R&D em China com planos para desenvolver um processo do finFET 14nm.

Esta é uma etapa grande. “Mover-se para finFETs em 14nm não é fácil. Todos esforçou-se com ele, do” o Puhakka da pesquisa VLSI disse. “Fez assim SMIC. É difícil o que está tentando fazer.”

Ainda, esse movimento é essencial de continuar a escalar. Em 20nm, transistor planares tradicionais corridos fora do vapor. Eis porque em 2011 Intel moveu-se para transistor do finFET em 22nm. FinFETs é mais rapidamente com mais baixo poder do que transistor planares, mas são igualmente mais duros e mais caros de fabricar.

Mais tarde, GlobalFoundries, Samsung, TSMC e UMC moveram-se para finFETs em 16nm/14nm. (O processo do 22nm de Intel é aproximadamente equivalente a 16nm/14nm das fundições.)

Finalmente, após anos de R&D, SMIC alcançou em 2019 um marco miliário enviando os primeiros finFETs 14nm de China. Hoje, 14nm representa uma porcentagem minúscula das vendas de SMIC. “Nosso feedback de clientes em 14nm é positivo. Nosso 14nm está cobrindo ambas as comunicações e setores automotivos com as aplicações que incluem processadores de aplicação baixo da gama, banda de base e produtos relativos ao consumidor,” disse Zhao Haijun e Liang Mong Song, os co-CEOs de SMIC, em uma audioconferência.

Ainda, SMIC está atrasado ao partido. Por exemplo, o processador de aplicação é a microplaqueta a mais avançada em um smartphone. Os smartphones de hoje incorporam os processadores de aplicação baseados em 7nm. A maioria outras de microplaquetas nos smartphones, tais como sensores da imagem e RF, são baseadas em nós maduros.

E 14nm não é custo-competitivo para os processadores de aplicação os mais avançados. “SMIC está começando fazer 14nm. Mas se você olha smartphones, os projetos estão em 7nm,” disse Handel Jones, diretor-executivo de IBS. “Se você olha os custos do transistor em 7nm, bilhão transistor custam $2,67 a $2,68. Bilhão transistor em 14nm custaram aproximadamente $3,88. Assim você tem uma diferença custada grande.”

14nm é viável em outros mercados, embora. “a tecnologia 14nm pode ser usada para os smartphones 4G e 5G baixo da gama, mas não para smartphones do grosso da população ou da parte alta. 14nm pode ser usado para aplicações da infraestrutura 5G com o processador apropriado e arquiteturas de sistema,” Jones disse.

Agora, com o financiamento do governo, SMIC está desenvolvendo os finFETs 12nm e o que chama “N+1.” 12nm é uma versão reduzida proporcionalmente de 14nm. Slated pela extremidade do ano, N+1 é faturado como uma tecnologia 7nm.

N+1 não é bastante o que parece. De “o N+1 SMIC é equivalente ao 8nm de Samsung, que é levemente melhor do que o 10nm de TSMC,” disse Samuel Wang, um analista em Gartner. De “o N+1 SMIC é improvável por este ano. 12nm pode transformar-se produção pronta ao fim de 2020.”

Mais uma vez, SMIC pode faltar a janela do mercado. Antes que enviar 8nm em 2021, os OEMs do smartphone transportar-se-ão a 5nm para o processador de aplicação.

Aquela não é a única edição. SMIC podia fabricar 8nm ou 7nm usando equipamento fabuloso existente. Além disso, as corridas atuais do equipamento da litografia fora do vapor. Assim além de 7nm, os fabricantes de chips exigem EUV, uma tecnologia da litografia da próxima geração.

Contudo, os E.U. obstruíram recentemente ASML de enviar seus varredores de EUV a SMIC. Se SMIC não pode obter EUV, a empresa está colada em 8nm/7nm. “Os E.U. obstruíram a venda de EUV a SMIC (no ano passado) sob o acordo de Wassenaar. Eu não posso prever uma expedição de EUV a China no futuro próximo. Mas com 14nm apenas sobre 1% das vendas de SMIC, não precisam a tecnologia de EUV por alguns anos,” disse Krish Sankar, um analista em Cowen e em Co.

Em algum momento, embora, China quer ir além de 7nm. Eis porque China está trabalhando em sua própria tecnologia de EUV. China não desenvolveu um EUV que desenvolvido varredor-pode nunca desenvolver um. Mas o trabalho é corrente na arena. Os subsistemas de EUV estão sendo desenvolvidos em diversos institutos de pesquisa. Por exemplo, o instituto de Shanghai do sistema ótico e os mecânicos finos da academia de ciências chinesa (CAS) descreveram no ano passado o desenvolvimento de EUV conduzido por um laser do quilowatt. Em 2020, os pesquisadores do instituto da microeletrônica de CAS publicaram um papel de “na caracterização multilayer do defeito EUV através da aprendizagem ciclo-consistente.”

“Há muita pesquisa que está sendo feita em torno dos componentes diferentes de EUV,” o Puhakka da pesquisa do VLSI disse. “Eu não penso que avançaram para ter uma ferramenta manufacturable de EUV. Desenvolver seu próprio EUV será um processo longo. Eu não direi nunca, mas é uma estrada longa e dura.”

Outro concordaram. “Eu suponho que nós vemos a única parte de que China está fazendo. É como um iceberg, é escondida mais da vista. Seus acadêmicos publicam papéis na tecnologia de EUV, mas o trabalho que eu vi foi na maior parte teórico. Eu suponho que há algum hardware subjacente,” disse Harry Levinson, diretor na litografia de HJL.

Memória, esforços da não-memória

China, entrementes, tem uma diferença de comércio enorme na memória, flash a saber da GOLE e do NAND. A GOLE está usada para a memória central nos sistemas, quando o NAND for usado para o armazenamento.

Importações de China mais de sua memória. Intel, Samsung e SK Hynix operam os fabs da memória em China, que produzem microplaquetas para os mercados domésticos e internacionais.

Para reduzir aqui sua dependência, China está desenvolvendo sua indústria doméstica da memória. Em 2016, YMTC emergiu com planos para incorporar o negócio de 3D NAND. E CXMT ramping atualmente acima as primeiras goles cultivados em casa de China.

Ambos são os mercados competitivos, especialmente NAND. 3D NAND é o sucessor à memória Flash planar do NAND. Ao contrário do NAND planar, que é uma 2D estrutura, 3D NAND assemelha-se a um arranha-céus vertical em que as camadas horizontais de pilhas de memória são empilhadas e conectadas então usando os canais verticais minúsculos.

3D NAND é determinado pelo número de camadas empilhadas em um dispositivo. Como mais camadas são adicionadas, os aumentos da densidade mordida nos sistemas. Mas os desafios de fabricação escalam enquanto você adiciona mais camadas.

“Há dois grandes desafios em escalar 3D NAND,” disse Rick Gottscho, o vice-presidente executivo e o CTO em Lam Research. “Um é o esforço nos filmes que se acumula enquanto você deposita cada vez mais as camadas, que podem entortar a bolacha e distorcer os testes padrões. Então, quando você vai plataforma dobro ou plataforma tripla, o alinhamento transforma-se um desafio mais grande.”

Entrementes, YMTC parece ter superado alguns daqueles desafios. No ano passado, YMTC enviou seu primeiro dispositivo da camada 3D NAND do produto-um 64. Agora, YMTC está provando 128 uma tecnologia da camada 3D.

A empresa é de trás. Em comparação, os vendedores multinacionais estão enviando dispositivos de 92-/96-layer 3D NAND. Igualmente ramping acima os produtos 112-/128-layer.

Ainda, YMTC podia transformar-se um fator, pelo menos em China. As microplaquetas de YMTC estão sendo incorporadas em cartões e em SSDs de USB das empresas China-baseadas. Se os OEMs chineses adotam a tecnologia de YMTC, “poderia transformar-se uma situação disruptiva na parte de mercado do NAND,” disse Jeongdong Choe, um analista com TechInsights.

Para ter certeza, embora, China tem o uma grande distância a percorrer na memória antes que se transformar um concorrente principal. De “as introspecções IC permanecem extremamente céticas se o país pode desenvolver uma grande indústria nativa competitiva da memória mesmo durante os próximos 10 anos que venha em qualquer lugar perto de encontrar suas necessidades de IC da memória,” disse Bill McClean, presidente de introspecções de IC.

O mesmo é verdadeiro para o analógico, a lógica, o sinai ambíguo e o RF. “Tomará décadas para que as empresas chinesas tornem-se competitivo nos segmentos do produto de IC da não-memória,” McClean disse.

Entrementes, diverso GaN China-baseado e sic vendedores emergiu em China. Parecem ser fornecedores dos vendedores e dos materiais da fundição, mas claramente, China está atrás na arena. GaN está usado para semis do poder e RF, quando for visado sic para dispositivos de poder.

“O mercado chinês representa uma oportunidade significativa na indústria eletrónica da potência mundial, principalmente nos segmentos automotivos e do consumidor,” disse o analista de Ahmed Ben Slimane, da tecnologia e do mercado em Yole Développement. “Conduzido pelo veículo elétrico/aplicações híbrido-elétricas do veículo, sic dispositivos ligados ser adotado conduzindo fabricantes de carro chineses, tais como BYD em seu modelo de Han EV. Na indústria de GaN do poder, os OEMs chineses do smartphone, tais como Xiaomi, Huawei, Oppo e Vivo optaram para GaN na tecnologia rápida do carregador. Conduzido por fabricantes fortes do sistema em China, a bolacha e os jogadores chineses do dispositivo são certamente bem posicionados em termos da custo-concorrência e da qualidade crescente dadas o contexto atual conflito dos E.U. - China.”

Isto por sua vez está abastecendo o desenvolvimento do ecossistema. “Depois da emergência de semicondutores de wideband-Gap no mercado da eletrônica de poder, China está incrementando certamente tecnologias inovativas e começou acumular sua cadeia de valores doméstica,” disse o analista de Ezgi Dogmus, da tecnologia e do mercado em Yole Développement. “Do poder no ecossistema chinês sic, nós vemos vários jogadores obter envolvidos a nível da bolacha, do epiwafer e do dispositivo. Isto inclui jogadores tais como Tankeblue e SICC nas bolachas, no Epiworld e no TYSiC no epiwafer e no Sanan IC nos negócios da fundição. Em relação ao mercado de GaN do poder, começando desde 2019, nós testemunhamos a entrada de fabricantes competitivos do dispositivo de GaN tais como Innoscience e vários integradores de sistema no domínio de carregadores rápidos.”

Planos de empacotamento

China igualmente tem planos grandes no empacotamento. JCET é a casa de empacotamento a maior de China. Tem diverso o outro OSATs também.

De “a tecnologia do OSAT China é bastante atual à capacidade da indústria do grosso da população, percebida como uma diferença muito mais estreita da tecnologia comparada à tecnologia da fabricação da bolacha da parte frontal. São capazes de apoiar quase todos os tipos populares do pacote, de” o Leong FormFactor disse. “A tecnologia de integração 2.5D/3D heterogênea emergente está ainda em desenvolvimento em China, visivelmente atrás dos líderes do setor como TSMC, Intel e Samsung.”

Potencialmente, embora, o empacotamento avançado é onde China poderia fechar a diferença. Isto não está apenas no empacotamento, mas na tecnologia de semicondutor.

Hoje, para projetos avançados, a indústria desenvolve tipicamente ASIC usando a escamação da microplaqueta. Isto é o lugar onde você encolhe funções diferentes em cada nó e as embala em um monolítico morre. Mas esta aproximação está tornando-se mais cara em cada nó.

A indústria está procurando aproximações novas. Uma outra maneira de desenvolver um projeto do sistema-nível é montar dados complexos em um pacote avançado. “Enquanto a lei de Moore retarda, a integração heterogênea com tecnologia de empacotamento avançada representa uma oportunidade da uma vez que-em-um-vida para que China alcance nos semicondutores,” Leong disse. (O artigo é de Mark LaPedus)