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China está acelerando sus esfuerzos para avanzar su industria nacional del semiconductor, en medio de tensiones comerciales en curso con el oeste, con la esperanza de llegar a ser más autosuficiente.

El país es todavía detrás en la tecnología de IC y está en ninguna parte cerca de ser independiente, pero está haciendo progreso sensible. Hasta hace poco tiempo, los fabricantes de chips nacionales de China fueron pegados con procesos maduros de la fundición sin presencia en memoria. , aunque, Una fundición China-basada incorporó el mercado del finFET 14nm, con 7nm en R&D. China también se está ampliando recientemente en memoria. Y en el sector fabuloso del equipo, China está desarrollando su propio sistema extremo de la litografía el ultravioleta (EUV), que es una tecnología que modela las características más avanzadas de microprocesadores.

Es inverosímil que China desarrollará su propio sistema de EUV en el corto plazo. Y de hecho, la fundición de la nación y los esfuerzos de la memoria son modestos, por lo menos por ahora. Y China no alcanzará los fabricantes de chips multinacionales en cualquier momento pronto.

No obstante, está desarrollando su industria nacional de IC por varias razones. Para una cosa, China importa la mayor parte de sus microprocesadores de los proveedores extranjeros, creando un hueco comercial enorme. China tiene una industria importante de IC, pero no es bastante grande cerrar el hueco. En respuesta, la nación está vertiendo mil millones de dólares en su sector de IC con planes para fabricar más de sus propios microprocesadores. Puesta simplemente, quiere sentir bien a menos dependiente en proveedores extranjeros.

China aceleró recientemente esos esfuerzos, especialmente cuando los E.E.U.U. pusieron en marcha una guerra de comercio del multi-diente con la nación. En apenas un ejemplo, los E.E.U.U. han hecho más difícil para que Huawei obtenga microprocesadores y software de los E.E.U.U. Y recientemente, los E.E.U.U. bloquearon ASML de enviar un escáner a SMIC, el vendedor más grande de EUV de la fundición de China. China ve estas y otras acciones como manera de obstaculizar su crecimiento, incitándola acelerar el desarrollo de sus propias tecnologías.

Mientras tanto, los E.E.U.U. dicen que sus acciones comerciales están justificadas, demandando que China está dedicada a prácticas comerciales injustas y no ha podido proteger la intelectual-propiedad de los E.E.U.U. China despide esas demandas. No obstante, la industria necesita vigilar los problemas comerciales así como el progreso de China en semiconductores. Incluyen:

SMIC está enviando los finFETs 14nm, con un proceso 7nm-like en el R&D.

Las tecnologías de memoria de Yangtze (YMTC) incorporaron recientemente el mercado de 3D NAND con un dispositivo de 64 capas. Una tecnología de 128 capas está en el R&D.

La tecnología de memoria de ChangXin (CXMT) está enviando su primer producto, una línea de la COPITA 19nm.

China se está ampliando en productos semielaborados compuestos, incluyendo el nitruro del galio (GaN) y el carburo de silicio (sic).

OSATs de China está desarrollando paquetes más avanzados.

Esto todo suena impresionante, pero China todavía se está arrastrando. “China está pasando como loco. La estrategia de China es ser un jugador en la fabricación del semiconductor. Viene del deseo tener una parte más grande de sus capacidades de fabricación nacionales, así como para los criterios de seguridad,” dijo a Risto Puhakka, presidente de la investigación del VLSI. “Solamente la parte de China en memoria es pequeña. En el lado de la lógica, están detrás de TSMC. China está lejos de ser autosuficiente de cualquier aspecto razonable.”

Ésos no son los únicos problemas. “Todavía hay muchos desafíos para China, incluyendo la necesidad de más talento y el IP en la fabricación del semiconductor, y la necesidad de estrechar más lejos el hueco en las tecnologías de proceso principales,” dijo a Leo Pang, principal oficial del producto en D2S. “El desafío superior es la tensión entre los E.E.U.U. y los gobiernos chinos, que está causando incertidumbre en la fuente de equipo de fabricación y de software de EDA.”

La estrategia de China

China ha estado implicada en la industria de IC por décadas. En los años 80, tenía varios fabricantes de chips dirigidos por el gobierno con tecnología anticuada. Tan en ese entonces, China introdujo varias iniciativas para modernizar su industria de IC. Con ayuda de preocupaciones extranjeras, el país puso en marcha varias empresas del microprocesador en los años 80 y los años 90.

No obstante, China se encontró detrás del oeste en la tecnología de semiconductor por varias razones. Cuando, el oeste ejecutó los controles de exportación estrictos en China. Prohibieron a los vendedores del equipo de enviar las herramientas más avanzadas a China.

Entonces en 2000, China lanzó dos nuevos y a vendedores nacionales modernos de la fundición — Tolerancia y SMIC. Para entonces los controles de exportación fueron relajados en China. Los vendedores del equipo requirieron simplemente una licencia de enviar las herramientas a China.

Alrededor de ese tiempo, China se convirtió en una base manufacturera grande con tarifas de trabajo bajas. La demanda para los microprocesadores se elevó súbitamente. En un cierto plazo, la nación se convirtió en el mercado más grande del mundo para los microprocesadores.

Comenzando a finales de los años 2000, los fabricantes de chips multinacionales comenzaron a construir fabs en China para acceder al mercado. Intel, Samsung y SK Hynix construyeron fabs de la memoria en China. TSMC y UMC construyeron fabs de la fundición allí.

En 2014, China consumió $77 mil millones del valor de microprocesadores, según las penetraciones de IC, pero las importó la mayor parte de. El más, China fabricó solamente 15,1% de esos microprocesadores, según las penetraciones de IC. El resto fue fabricado fuera de China.

En respuesta, y armado con mil millones de dólares en la financiación, el gobierno chino reveló un nuevo plan en 2014. La meta era acelerar esfuerzos de China en los finFETs 14nm, memoria y el empaquetado.

Entonces, en 2015, China puso en marcha otra iniciativa, doblada “hecho en China 2025.” La meta es aumentar el contenido nacional de componentes en 10 áreas — Las TIC, robótica, espacio aéreo, envío, ferrocarriles, vehículos eléctricos, equipo de poder, materiales, medicina y maquinaria. Además, China espera llegar a ser más autosuficiente en los ICs y quiere aumentar su producción nacional hasta el 70% en 2025, según las penetraciones de IC.

En 2019, China consumió $125 mil millones del valor de microprocesadores, según las penetraciones de IC, pero todavía las importa la mayor parte de. China fabricó solamente 15,7% de esos microprocesadores, así que es inverosímil el país alcanzará sus blancos de la producción en 2025.

Fig. 1: Mercado de IC de China contra fuente de las tendencias de la producción: Penetraciones de IC

China hace frente a otros desafíos, también, particularmente una escasez de talento técnico. “China todavía está buscando más talento en la fabricación del semiconductor,” punzada de D2S observó. “Que es principalmente porque China está construyendo docena nuevos fabs. Ha reclutado ya millares, si no decenas de miles, de ingenieros experimentados del semiconductor de fabs en Taiwán, Corea, Japón e incluso los E.E.U.U. pagándolos con los paquetes de compensación muy atractivos.”

En la parte positiva, China hizo una recuperación rápida del pandémico Covid-19 a principios de este año. En la primera mitad de 2020, la demanda del microprocesador y del equipo era en China y a otra parte fuerte. la “capacidad de 200m m ha continuado corriendo por completo con una amplia gama de usos del final. En el área de 300m m, esto ha sido una situación similar durante este último año,” dijo a Walter Ng, vicepresidente del desarrollo de negocios en UMC.

Otros ven tendencias similares. “Los mercados de la prueba y del empaquetado del semiconductor de China han sido resistentes en el período Covid-19,” dijo a Amy Leong, vicepresidente en FormFactor. “La demanda sigue siendo sólida, aprovisionado de combustible por la combinación del ímpetu construido en los últimos años ‘hecho en iniciativa de China 2025 de la’, y ‘la estructura/la compra recientes del pánico’ en medio de tensiones de China-U.S. Con esto dijo, nosotros están viendo un nivel cada vez mayor de incertidumbres de la demanda en China como el miedo de los soportes globales de una recesión económica.”

El humor es también tenso. Comenzando en 2018, los E.E.U.U. pusieron en marcha una guerra comercial con China, dando una palmada a tarifas en mercancías Chino-hechas. China ha tomado represalias.

La guerra comercial se está extendiendo. El año pasado, los E.E.U.U. añadieron Huawei y su unidad interna del microprocesador, HiSilicon, a la “lista de la entidad,” diciendo las compañías presentan como riesgo para la seguridad. Para hacer negocio con Huawei, una compañía de los E.E.U.U. debe obtener una licencia del gobierno de los E.E.U.U. Han negado muchos vendedores de los E.E.U.U., que afecta sus fondos.

Entonces, a principios de este año, los E.E.U.U. ampliaron la definición de un “usuario final militar” en China. Esto se diseña para evitar que los militares de China obtengan cualquier tecnología de los E.E.U.U.

En mayo, los E.E.U.U. se movieron para provenir el flujo de microprocesadores a Huawei de fabs de ultramar. “Yendo adelante, un fabuloso de ultramar debe parar ventas a Huawei si cumple las tres condiciones siguientes: A) equipo fabuloso o software de los E.E.U.U. de las aplicaciones para hacer microprocesadores; B) el microprocesador es diseñado por Huawei; y C) el fabricante de chips tiene conocimiento que el artículo producido se destina para Huawei,” dijo a Paul Gallant, analista con Cowen. “(Esto requiere) fabricantes de chips extranjeros usando el equipo de los E.E.U.U. para llegar una licencia antes de vender microprocesadores a Huawei. Pero la lengua de la nueva regla puede no prohibir realmente tales ventas. En la parte superior, la nueva regla cubre solamente los microprocesadores diseñados realmente por HiSilicon, no todos los microprocesadores hechos por los fabs de ultramar que son vendidos a Huawei.”

En algún momento, TSMC puede parar nuevas órdenes a Huawei. Es confuso cómo éste se realizará todo. Las reglas son borrosas y podrían cambiar durante la noche.

Fundición, esfuerzos de EUV

Incluso antes de la guerra comercial, China estaba en medio de un programa fabuloso importante de la extensión. En 2017 y 2018, China tenía 18 fabs bajo construcción, según SEMI “mundo Fab Forecast Report.” Eventual, estos fabs fueron construidos.

China tiene actualmente 3 fabs bajo construcción, según SEMI. “Dos de esos fabs están para la fundición. Uno es 8 pulgadas y otra es 12 pulgadas. Hay otro para la memoria (12-inch). Todavía en el tablero de dibujo están 7 más,” dijo a Christian Dieseldorff, analista en SEMI.

La industria de la fundición compone un porcentaje grande de la capacidad fabulosa de China. La industria de la fundición de China está partida en dos categoría-nacionales y vendedores multinacionales.

TSMC y UMC están entre las multinacionales. TSMC actúa 200m m fabulosos en Shangai. En 2018, TSMC comenzó a enviar los finFETs 16nm en otro fabuloso en Nanjing.

UMC está fabricando microprocesadores en 200m m fabulosos en Suzhou. UMC también tiene una nueva empresa de la fundición de 300m m en Xiamen, que está enviando 40nm y 28nm.

Mientras tanto, vendedores nacionales de la fundición de China, tales como micrófono y el grupo de Huahong, todo el foco de ASMC, del CS en procesos maduros. En el borde delantero, HSMC de lanzamiento está desarrollando 14nm y 7nm en el R&D.

SMIC, la compañía más avanzada de la fundición de China, es el quinto más grande vendedor de la fundición del mundo, detrás de TSMC, de Samsung, de GlobalFoundries y de UMC, según TrendForce.

Encima hasta de año pasado, el proceso más avanzado de SMIC era una tecnología planar 28nm. En comparación, TSMC introdujo 28nm hace una década. Hoy, TSMC ramping para arriba 5nm con 3nm en el R&D.

Esto es un punto dolorido para el gobierno chino. Porque China es detrás, los OEM chinos deben obtener sus microprocesadores más avanzados de proveedores extranjeros.

Por otra parte, no hay un hueco para los procesos maduros en China. “El hueco del nodo de la tecnología no es un problema para la mayoría de los fabs, desde la mayoría de microprocesadores usados en IoT y de usos automotrices no requiera los nodos marginales,” la punzada de D2S dijo.

No obstante, SMIC está intentando desarrollar procesos avanzados. En 2015, SMIC, Huawei, Imec y Qualcomm formaron una empresa común de la tecnología del microprocesador del R&D en China con planes para desarrollar un proceso del finFET 14nm.

Esto es un paso grande. La “mudanza a los finFETs en 14nm no es fácil. Todos luchó con ella,” Puhakka de la investigación del VLSI dijo. “Hizo tan SMIC. Es difícil qué él está intentando hacer.”

No obstante, ese movimiento es esencial de continuar escalando. En 20nm, transistores planares tradicionales funcionados con del vapor. Esta es la razón por la cual en 2011 Intel se movió a los transistores del finFET en 22nm. FinFETs está más rápidamente con un poder más bajo que los transistores planares, pero son también más duros y más costosos de fabricar.

Más adelante, GlobalFoundries, Samsung, TSMC y UMC se movieron a los finFETs en 16nm/14nm. (El proceso del 22nm de Intel es áspero equivalente a 16nm/14nm de las fundiciones.)

Finalmente, después de años de R&D, SMIC alcanzó en 2019 un jalón enviando los primeros finFETs 14nm de China. Hoy, 14nm representa un porcentaje minúsculo de las ventas de SMIC. Las “nuestras obsevaciones de clientes sobre 14nm son positivas. Nuestro 14nm está cubriendo ambas comunicaciones y los sectores automotrices con usos incluyendo procesadores de uso inferiores, banda base y los productos relacionados con el consumador,” dijo Zhao Haijun y a Liang Mong Song, los co-CEOs de SMIC, en una audioconferencia.

No obstante, SMIC es atrasado al partido. Por ejemplo, el procesador de uso es el microprocesador más avanzado de un smartphone. Los smartphones de hoy incorporan los procesadores de uso basados en 7nm. La mayoría de los otros microprocesadores en smartphones, tales como sensores de la imagen y RF, se basan en nodos maduros.

Y 14nm no es coste-competitivo para los procesadores de uso más avanzados. “SMIC está comenzando a hacer 14nm. Pero si usted mira smartphones, los diseños están en 7nm,” dijo a Handel Jones, ejecutivo de IBS. “Si usted mira los costes del transistor 7nm, mil millones transistores cuestan de $2,67 a $2,68. Mil millones transistores en 14nm costaron cerca de $3,88. Usted tiene tan una diferencia coste grande.”

14nm es viable en otros mercados, aunque. “la tecnología 14nm se puede utilizar para los smartphones inferiores 4G y 5G, pero no para la corriente principal o los smartphones de gama alta. 14nm se puede utilizar para los usos de la infraestructura 5G con el procesador apropiado y las arquitecturas de sistema,” Jones dijo.

Ahora, con la financiación del gobierno, SMIC está desarrollando los finFETs 12nm y qué llama “N+1.” 12nm es una versión reducida de 14nm. Slated a finales de año, N+1 se carga en cuenta como tecnología 7nm.

N+1 no es muy lo que parece. El “N+1 de SMIC es equivalente al 8nm de Samsung, que es levemente mejor que el 10nm de TSMC,” dijo a Samuel Wang, analista en Gartner. El “N+1 de SMIC es inverosímil por este año. 12nm puede convertirse en producción lista a finales de 2020.”

De nuevo, SMIC puede faltar la ventana del mercado. Para el momento en que envíe 8nm en 2021, los OEM del smartphone se trasladarán a 5nm para el procesador de uso.

Ése no es el único problema. SMIC podía fabricar 8nm o 7nm usando el equipo fabuloso existente. Más allá de eso, los funcionamientos actuales del equipo de la litografía fuera del vapor. Tan más allá de 7nm, los fabricantes de chips requieren EUV, una tecnología de la litografía de la siguiente generación.

Sin embargo, los E.E.U.U. bloquearon recientemente ASML de enviar sus escáneres de EUV a SMIC. Si SMIC no puede obtener EUV, pegan a la compañía en 8nm/7nm. “Los E.E.U.U. bloquearon la venta de EUV a SMIC (el año pasado) según los términos del acuerdo de Wassenaar. No puedo prever un envío de EUV a China en el futuro próximo. Pero con 14nm apenas encima el 1% de las ventas de SMIC, no necesitan la tecnología de EUV por algunos años,” dijo a Krish Sankar, analista en Cowen y el Co.

En algún momento, aunque, China quiere ir más allá de 7nm. Esta es la razón por la cual China está trabajando en su propia tecnología de EUV. China no ha desarrollado un verdadero EUV que escáner-puede nunca desarrollar uno. Pero el trabajo está en curso en la arena. Los subsistemas de EUV se están desarrollando en varios investigación a los institutos. Por ejemplo, el instituto de Shangai de la óptica y los mecánicos finos de la academia de ciencias china (CAS) describieron el año pasado el desarrollo de EUV conducido por un laser del kilovatio. En 2020, los investigadores del instituto de la microelectrónica de CAS publicaron un documento sobre “la caracterización de múltiples capas del defecto de EUV vía el aprendizaje ciclo-constante.”

“Hay mucha investigación que es hecha alrededor de diversos componentes de EUV,” Puhakka de la investigación del VLSI dijo. “No pienso que han avanzado para tener una herramienta manufacturable de EUV. Desarrollar su propio EUV será un proceso largo. Nunca no diré, pero es un camino largo y duro.”

Otros estuvieron de acuerdo. “Asumo que vemos la única parte de qué China está haciendo. Es como un iceberg, se oculta más de la visión. Sus académicos publican los papeles en tecnología de EUV, pero el trabajo que he visto ha sido sobre todo teórico. Asumo que hay un poco de hardware subyacente,” dije a Harry Levinson, director en la litografía de HJL.

Memoria, esfuerzos de la no-memoria

China, mientras tanto, tiene un hueco comercial enorme en la memoria, flash a saber de la COPITA y del NAND. La COPITA se utiliza para de memoria principal en sistemas, mientras que el NAND se utiliza para el almacenamiento.

China importa la mayor parte de su memoria. Intel, Samsung y SK Hynix actúan los fabs de la memoria en China, que producen los microprocesadores para los mercados nacionales e internacionales.

Para reducir su dependencia aquí, China está desarrollando su industria nacional de la memoria. En 2016, YMTC emergió con planes para incorporar el negocio de 3D NAND. Y CXMT ramping actualmente para arriba las primeras copitas de cosecha propia de China.

Ambos son los mercados competitivos, especialmente NAND. 3D NAND es el sucesor a memoria Flash planar del NAND. A diferencia del NAND planar, que es una 2.a estructura, 3D NAND se asemeja a un rascacielos vertical en el cual las capas horizontales de células de memoria se apilen y después estén conectadas usando los canales verticales minúsculos.

3D NAND es cuantificado por el número de capas apiladas en un dispositivo. Como se añaden más capas, los aumentos de la densidad mordida en sistemas. Pero los desafíos de fabricación se extienden mientras que usted añade más capas.

“Hay dos grandes retos en el escalamiento de 3D NAND,” dijo Rick Gottscho, el vicepresidente ejecutivo y el CTO en Lam Research. “Uno es la tensión en las películas que se acumula mientras que usted deposita cada vez más las capas, que pueden deformar la oblea y torcer los modelos. Entonces, cuando usted va cubierta doble o cubierta triple, la alineación se convierte en un desafío más grande.”

Mientras tanto, YMTC aparece haber superado algunos de esos desafíos. El año pasado, YMTC envió su primer dispositivo de la capa 3D NAND del producto-uno 64. Ahora, YMTC está muestreando 128 una tecnología de la capa 3D.

La compañía es detrás. En comparación, los vendedores multinacionales están enviando los dispositivos de 92-/96-layer 3D NAND. También ramping para arriba los productos 112-/128-layer.

No obstante, YMTC podía convertirse en un factor, por lo menos en China. Los microprocesadores de YMTC se están incorporando en tarjetas y SSDs del USB de las compañías China-basadas. Si los OEM chinos adoptan la tecnología de YMTC, “podría convertirse en una situación perturbadora en cuota de mercado del NAND,” dijo a Jeongdong Choe, analista con TechInsights.

Para estar seguro, aunque, China tiene mucho por hacer en memoria antes de que se convierta en un competidor importante. Las “penetraciones de IC siguen siendo extremadamente escépticas si el país puede desarrollar una industria indígena competitiva grande de la memoria incluso durante los 10 años próximos que venga dondequiera cerca de cubrir sus necesidades de IC de la memoria,” dijo a Bill McClean, presidente de las penetraciones de IC.

Lo mismo es verdad para el análogo, la lógica, las señales encontradas y el RF. “Tardará las décadas para que las compañías chinas lleguen a ser competitivo en los segmentos del producto de IC de la no-memoria,” McClean dijo.

Mientras tanto, vario GaN China-basado y sic los vendedores ha emergido en China. Aparecen ser proveedores de los vendedores y de los materiales de la fundición, pero claramente, China está detrás en la arena. GaN se utiliza para los productos semielaborados del poder y el RF, mientras que sic se apunta para los dispositivos de poder.

“El mercado chino representa una oportunidad significativa en la industria de electrónica de potencia mundial, principalmente en los segmentos automotrices y del consumidor,” dijo al analista de Ahmed Ben Slimane, de la tecnología y de mercado en Yole Développement. “Conducido por el vehículo eléctrico/los usos híbrido-eléctricos del vehículo, sic dispositivos encendidos para ser adoptado llevando fabricantes de automóviles chinos, tales como BYD en su modelo de Han EV. En la industria de GaN del poder, los OEM chinos del smartphone, tales como Xiaomi, Huawei, Oppo y Vivo han optado por GaN en tecnología rápida del cargador. Conducido por los fabricantes fuertes del sistema en China, la oblea y los jugadores chinos del dispositivo son ciertamente bien situados en términos de coste-competitividad y calidad cada vez mayor dadas el contexto actual conflicto de los E.E.U.U. - China.”

Esto a su vez está aprovisionando de combustible el desarrollo del ecosistema. “Después de la aparición de los semiconductores de banda-Gap en el mercado de la electrónica de poder, China está empujando de hecho para las tecnologías innovadoras y ha comenzado a acumular su cadena de valores nacional,” dijo al analista de Ezgi Dogmus, de la tecnología y de mercado en Yole Développement. “En del poder el ecosistema chino sic, vemos a diversos jugadores el conseguir implicados en el nivel de la oblea, del epiwafer y del dispositivo. Esto incluye a jugadores tales como Tankeblue y SICC en obleas, Epiworld y TYSiC en epiwafer y Sanan IC en los negocios de la fundición. En relación con el mercado de GaN del poder, comenzando a partir de 2019, hemos atestiguado la entrada de los fabricantes competitivos del dispositivo de GaN tales como Innoscience y de los diversos integradores de sistema en el ámbito de cargadores rápidos.”

Planes de empaquetado

China también tiene planes grandes en el empaquetado. JCET es la casa de empaquetado más grande de China. Tiene vario otro OSATs también.

“La tecnología del OSAT de China es muy actual a la capacidad de la industria de la corriente principal, percibida como hueco mucho más estrecho de la tecnología comparado a la tecnología anticipada de la fabricación de la oblea. Son capaces de apoyar casi todos los tipos populares del paquete,” Leong de FormFactor dijo. “La tecnología de integración heterogénea emergente 2.5D/3D todavía está en fase de desarrollo en China, perceptiblemente detrás de los líderes del sector como TSMC, Intel y Samsung.”

Potencialmente, aunque, el empaquetado avanzado es donde China podría cerrar el hueco. Esto no está apenas en el empaquetado, sino en tecnología de semiconductor.

Hoy, para los diseños avanzados, la industria desarrolla típicamente ASIC usando el escalamiento del microprocesador. Aquí es donde usted encoge diversas funciones en cada nodo y las embala sobre un monolítico muere. Pero este acercamiento está llegando a ser más costoso en cada nodo.

La industria está buscando nuevos acercamientos. Otra manera de desarrollar un diseño a nivel sistema es montar dados complejos en un paquete avanzado. “Mientras que la ley de Moore retrasa, la integración heterogénea con tecnología de envasado avanzada representa una oportunidad del una vez que-en-uno-curso de la vida para que China alcance en semiconductores,” Leong dijo. (El artículo es de Mark LaPedus)