Lithografie-Systeme: Chinesische Physiker fordern eigenes ASML

Eine Riege namhafter chinesischer Physiker und Ingenieure zieht Bilanz über die bisherigen Maßnahmen zum Aufbau der eigenen Halbleiterindustrie. Sie bezeichnen die Branche als „klein, verstreut und schwach“. Hersteller und Zulieferer sind laut ihnen zu zersplittert und Maßnahmen bislang nicht zielgerecht, um vom Westen unabhängig zu werden. Die Analyse ruft dazu auf, „Illusionen abzulegen“.

Der erstgenannte Verfasser ist Wang Yangyuan, Mitgründer des größten chinesischen Chipauftragsfertigers SMIC, der nach 2009 allerdings nur noch Beratungsrollen innehatte. Heute ist er Professor für Mikroelektronik an der Peking-Universität. Mit dabei sind zudem unter anderem:

• Chen Nanxiang, Chef des größten chinesischen Flash-Speicher-Herstellers YMTC
• Zhao Jinrong, Vorstandschef des Halbleiterausrüsters Naura Technology
• Liu Weiping, Vorstandschef von Empyrean Technology, ein Entwickler von Tools für die Electronic Design Automation (EDA)

Vollständig chinesische 7-nm-Fertigung soll her

China denkt in 5-Jahres-Zyklen; der aktuelle läuft von 2026 bis 2030. Die Verfasser wollen in diesem Zeitraum die eigene 28-Nanometer-Fertigungstechnik festigen, eine stabile 14-nm-Produktion erreichen und den Probebetrieb einer vollständig chinesischen 7-nm-Produktionslinie einleiten.

Das heißt im Umkehrschluss: Die Branche erwartet nicht, die Lücke zur ausländischen Konkurrenz bis 2030 zu schließen. Der weltweit größte Chipauftragsfertiger TSMC etwa will ab Ende 2028 Chips mit A14-Technik (früher 1,4 nm genannt) herstellen. Das ist vier ganze Generationen weiter als 7 nm.

Dem Wortlaut zufolge kann China mit eigenen Lithografie-Systemen inzwischen Chips mit 28-Nanometer-Strukturen herstellen. Laut vorherigen Berichten stehen dafür seit Ende 2023 Systeme von Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE) bereit. Später folgte Yuliangsheng mit Alternativen.

Hinter der 14-nm-Generation stehen schon seit Jahren Fragezeichen, wie hoch die Ausbeute funktionierender Chips ist. Hier scheint China weiterhin Nachholbedarf zu haben. Chips der 7-nm-Klasse können SMIC und Huawei bislang ausschließlich mit Lithografie-Systemen des niederländischen Weltmarktführers ASML herstellen. Weil ASML aufgrund von Exporteinschränkungen aber nur ältere Typen nach China verkaufen darf, soll die Ausbeute hier besonders niedrig sein. Die Produktion funktioniert gerade einmal stark subventioniert.

Chinesisches ASML essenziell

Die Exporteinschränkungen sind ein wichtiger Grund, warum China unabhängig werden will. Lithografie-Systeme mit extrem-ultravioletter (EUV-)Belichtungsquelle etwa durfte ASML nie an SMIC & Co. verkaufen. Alle nichtchinesischen Chipfertiger benutzen sie spätestens seit der 5-nm-Generation, namentlich TSMC, Samsung und Intel. Samsung, SK Hynix und Micron setzen sie auch bei der Speicherproduktion ein.

Die Verfasser glauben, dass chinesische Firmen Durchbrüche bei EUV-Lichtquellen und notwendigen optischen Systemen erreicht haben. Insbesondere bei der Integration in ein Lithografie-System hapert es laut ihnen jedoch erheblich. Sie betonen: ASML setzt auf über 5000 Zulieferer, ein EUV-System besteht aus über 100.000 Einzelteilen. ASML selbst sei „lediglich ein Integrator“ der Einzelteile.

China soll zwar schon einen funktionierenden Prototyp eines EUV-Lithografie-Systems haben, der laut Berichten aber größtenteils aus Teilen beschaffter ASML-EUV-Typen besteht.

Die Verfasser empfehlen derweil Zusammenschlüsse von Halbleiterfirmen, um die Fragmentierung zu verringern und Ressourcen zu bündeln. „Jeder kämpft für sich“ soll sich in einen „Teamkampf“ wandeln.

Besser integrierte EDA-Tools und eine neue öffentliche Plattform mit moderner Prozesstechnik sollen helfen. Zudem sollen Mechanismen und Anreize entstehen, die Fehlertoleranz, Erprobung und Verifizierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette fördern.

Der Artikel über Chinas Halbleiterindustrie erschien in der chinesischen Science & Technology Review. Alternativ ist er über die Wayback Machine aufrufbar.

(mma)