El principal fabricante de chips de China se prepara para producir en 5 nm, con la vista puesta en los 3 nm para 2026

SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corp), reconocido como el mayor productor de semiconductores en China, ha dedicado más de dos años a perfeccionar su tecnología de integración para la producción de circuitos integrados de 5 nm. Este avance no lo ha logrado solo, sino en estrecha colaboración con Huawei. Según la doctora Kim, una experta en fabricación de chips con experiencia en Samsung y ahora investigadora en TSMC en EE. UU., SMIC está muy cerca de iniciar la producción de chips de 5 nm.

Esta afirmación es plausible ya que tenemos constancia de que SMIC ha estado trabajando en esta tecnología durante años. Además, la doctora Kim es una fuente confiable. No obstante, destaca un aspecto crucial: el rendimiento por oblea que SMIC ha logrado en sus nodos de 5 nm es inferior al 30%. En la producción de semiconductores, es común que algunos núcleos de una oblea no funcionen adecuadamente.

Con el inicio de un nuevo nodo litográfico, el rendimiento por oblea tiene un amplio margen de mejora. A medida que los ingenieros refinan sus procesos, este parámetro mejora. Una litografía madura puede ofrecer un rendimiento elevado, mientras que con una tecnología emergente, suele rondar un 50%, permitiendo que solo la mitad de los chips producidos funcione correctamente.

La técnica SAQP, clave para los chips de 3 y 5 nm de SMIC

Para que una tecnología de integración sea económicamente viable, el rendimiento por oblea debe alcanzar al menos el 70%. Actualmente, según la doctora Kim, el nodo de 5 nm de SMIC se encuentra por debajo del 30%. Este bajo rendimiento se explica por la técnica utilizada por SMIC para fabricar estos semiconductores, conocida como multiple patterning, que ha empleado durante más de un año y medio para producir chips de 7 nm para Huawei y otros clientes.

Esta técnica implica transferir el patrón a la oblea en múltiples pasadas para aumentar la resolución del proceso litográfico. Si bien es efectiva, afecta el rendimiento por oblea. Es probable que los circuitos integrados de 5 nm que SMIC fabricará próximamente para Huawei sean viables gracias a la tecnología SAQP (Self-Aligned Quadruple Patterning), una versión más avanzada y sofisticada del multiple patterning previamente utilizado para fabricar el SoC Kirin 9000S de 7 nm y otros chips.

Según un informe reciente del medio taiwanés Economic Daily News, SMIC planea comenzar la producción de semiconductores de 3 nm con transistores de tipo GAA (Gate-All-Around) para Huawei en 2026. Además, el artículo menciona que Huawei ha completado pruebas de laboratorio para utilizar nanotubos de carbono en la fabricación de circuitos integrados, planeando transferir esta innovación a SMIC para su producción a gran escala.

Este esfuerzo conjunto de Huawei, SMIC y otras empresas chinas en el diseño y fabricación de semiconductores responde a la imposibilidad de acceder a los equipos de fotolitografía de ultravioleta extremo (UVE) de la empresa neerlandesa ASML, debido a las sanciones de EE. UU. Con estas máquinas, SMIC podría fabricar chips de 3 y 5 nm con un rendimiento por oblea comparable al de TSMC o Samsung.

No obstante, la necesidad de usar los equipos menos sofisticados de ultravioleta profundo (UVP) de ASML obliga a recurrir a la técnica SAQP. Aunque funciona, las compañías pierden competitividad debido al bajo rendimiento por oblea y el alto costo asociado.

Más información | Economic Daily News