США и Япония стремятся к прорыву в производстве 2-нм чипов

В сообщениях прессы говорится, что две стороны совместно стремятся начать производить передовые 2-нм чипы к 2025 году в рамках государственной заявки на хеджирование взаимного воздействия на TSMC.

ТОКИО. Встреча на высшем уровне подтвердила более ранние сообщения о том, что США и Япония будут работать вместе над разработкой передовой 2-нанометровой (нм) полупроводниковой технологии, чтобы предотвратить чрезмерную зависимость от заводов Тайваньской компании по производству полупроводников (TSMC) на Тайване. 29 июля госсекретарь США Энтони Блинкен и министр торговли Джина Раймондо встретились с министром иностранных дел Японии Ёсимаса Хаяси и министром экономики, торговли и промышленности Коити Хагиуда в Вашингтоне, округ Колумбия. Это было первое заседание недавно созданного Консультативного комитета по экономической политике США и Японии.

В совместном заявлении, опубликованном после встречи, говорится, что обе стороны «стремятся продвигать усилия в рамках японо-американского торгово-промышленного партнерства и других механизмов для повышения устойчивости цепочки поставок в стратегических секторах, включая, в частности, полупроводники…». Они также «приветствуют прогресс совместной целевой группы, объявленной президентом Байденом и премьер-министром Кисидой, для изучения разработки полупроводников следующего поколения…»

В совместном заявлении мало подробностей, но, согласно сообщениям в японской прессе, к концу этого года в Японии будет создана новая научно-исследовательская организация со значительным участием США для разработки и испытания 2-нм технологии с целью запуска производства к 2025 году. TSMC также намерена начать производство по 2-нм техпроцессу в 2025 году и уже приступила к строительству завода. США и Япония пытаются наверстать упущенное, вероятно, отчасти из-за страха перед китайским захватом Тайваня. IBM анонсировала 2-нм техпроцесс в мае 2021 года, но он не готов к массовому производству. Американцы и японцы отстают от TSMC на три или более поколений. Только Samsung конкурирует с TSMC на 3-нм и 5-нм техпроцессах, двух предыдущих технологических узлах. Apple, Qualcomm, Nvidia, Broadcom, AMD и Intel полагаются на TSMC при создании своих самых передовых продуктов.

С другой стороны, у Intel есть собственная амбициозная технологическая дорожная карта. Продвижение к меньшим размерам при проектировании чипов в TSMC, а также Intel, Samsung и других производителях полупроводников было бы невозможно без американского, японского и европейского оборудования и материалов. Американское и японское правительства не просто поддерживают то, что в любом случае может дать рыночная конкуренция. Напротив, они и руководители отрасли теперь согласны с тем, что развитие передовых технологий производства полупроводников должно быть ускорено, а не остановлено корпоративной инерцией или сопротивлением крупным инвестициям в производство со стороны финансового сектора.

Все это звучит по-новому, но на самом деле американское правительство сейчас присоединяется к процессу, который идет уже полтора года, и в котором сама TSMC играет важную роль. В марте 2021 года TSMC открыла центр исследований и разработок в японском наукограде Цукуба для разработки упаковочных материалов для 3D-ИС в сотрудничестве со своими японскими поставщиками. Два месяца спустя Министерство экономики, торговли и промышленности Японии (METI) и его дочерняя организация, Национальный институт передовых промышленных наук и технологий (AIST), объявили, что в нем примут участие более 20 японских компаний. В июне этого года TSMC завершила строительство чистой комнаты в AIST Tsukuba Center. Согласно пресс-релизу: «Центр исследований и разработок TSMC Japan 3DIC с его совершенно новым чистым помещением будет проводить исследования следующего поколения трехмерных кремниевых укладок и передовых технологий упаковки в материаловедении. Эти технологии позволят инновациям системного уровня повысить производительность вычислений и интегрировать больше функций, открывая новый путь для развития полупроводниковых технологий в дополнение к традиционному в отрасли пути уменьшения размеров транзисторов. После завершения строительства чистой комнаты Центр исследований и разработок TSMC Japan 3DIC будет поддерживать исследования и разработку современного упаковочного материала 3DIC в сотрудничестве с японскими партнерами, отечественными исследовательскими институтами и университетами, обладающими сильными сторонами в области полупроводниковых материалов и оборудования». В полупроводниковой промышленности чистое помещение — это закрытое и точно контролируемое пространство, где отфильтровываются пыль и другие потенциальные загрязнители, а рабочие носят с ног до головы «костюмы кролика», чтобы изолировать себя от производственного процесса.

В ноябре 2021 года частные компании выступили с инициативой, когда японская корпорация JSR объявила о завершении сделки по приобретению американской корпорации Inpria. JSR является ведущим мировым производителем фоторезистов на полимерной основе, светочувствительных материалов, используемых для формирования рисунков схем на кремниевых и других типах полупроводниковых пластин в процессе фотолитографии производства микросхем. Inpria специализируется на фоторезистах на основе оксидов металлов, разработанных специально для литографии в крайнем ультрафиолете (EUV), что позволяет производить передовые полупроводниковые продукты с нормами проектирования 5 нанометров и меньше. Обе компании тесно сотрудничают с Intel. Ожидается, что к концу десятилетия фоторезисты Inpria на основе оксидов металлов также смогут решать технические задачи, пока превышающие 2 нм — это шаг на пути, но не конечный пункт.

Усилия правительства США теперь объединяются. В заявлении, опубликованном Белым домом по случаю визита Байдена в Токио в мае этого года, отмечалось, что два лидера «… договорились о создании совместной целевой группы для изучения разработки полупроводников следующего поколения на основе «Основных принципов полупроводниковой технологии». Сотрудничество принято в Японо-американском торгово-промышленном партнерстве (JUCIP)». JUCIP была основана 15 ноября 2021 года Раймондо и Хагиудой. 4 мая 2022 года они объявили, что новой организации удалось: «Совместная разработка Основных принципов сотрудничества в области полупроводников, которые определяют общее видение, цель и стратегию повышения устойчивости цепочек поставок полупроводников. В соответствии с Основными принципами DOC (Министерство торговли) и METI намерены сотрудничать в диверсификации производственных мощностей полупроводников, повышении прозрачности, координации реагирования на чрезвычайные ситуации в случае нехватки, а также в усилении исследований и разработок в области полупроводников и развитии рабочей силы».

Пока неизвестно, какую роль в новом партнерстве сыграют американские и японские компании-производители полупроводников. Будут ли они просто покупать технологии и модернизировать собственное производство? Или они создадут одну или несколько новых компаний по образцу совместного предприятия TSMC с Sony и Denso на острове Кюсю? Учитывая нехватку литейных мощностей в Японии, это вполне возможно.

Скотт ФОСТЕР