China verbessert seine 7-Nanometer-Technik weiter

Der chinesische Chipauftragsfertiger Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) und Huawei machen weiter Fortschritte bei der heimischen Chipfertigungstechnik. Der Mobilprozessor Kirin 9030 Pro und dessen Ableger Kirin 9030 entstehen in einem noch feineren Fertigungsprozess als die vorherigen 9000er-Modelle.

Zu diesem Ergebnis kommen die Analysten von Techinsights, die einen Kirin 9030 aufgeschliffen und die Transistorstrukturen untersucht haben.

Von N+2 zu N+3

Der Kirin 9000S nutzte 2023 erstmals einen chinesischen Fertigungsprozess der 7-Nanometer-Klasse, von SMIC N+2 genannt. Unklar war damals, wie weit SMIC und Huawei diesen Prozess noch verfeinern können ohne aktuelle Lithografie-Systeme aus Europa. Vor allem, weil N+2 eine weitgehende Kopie vom N7-Prozess des größten Chipauftragsfertigers TSMC aus Taiwan gewesen sein soll.

Beim Kirin 9030 (Pro) kommt jetzt die nächste Stufe N+3 zum Einsatz. Techinsights resümiert: „Obwohl der N+3-Prozess von SMIC bedeutende Verbesserungen hinsichtlich der Dichte aufweist, bestätigen unsere Vergleichsmessungen, dass er nach wie vor deutlich schlechter skaliert als die führenden kommerziellen 5-nm-Prozesse von TSMC und Samsung.“

N+3 ist damit am ehesten mit verbesserten 7-nm-Prozessen wie TSMCs N7 vergleichbar. Huawei setzt den Kirin 9030 Pro und Kirin 9030 in den neuen Smartphones der Serie Mate 80 ein.

Vom Rest abgeschlagen

Der niederländische Lithografie-Weltmarktführer ASML darf nur ältere Systeme nach China verkaufen, die mit tief-ultraviolettem Licht (Deep Ultraviolet, DUV, 193 nm) arbeiten. Komplexere Varianten mit extrem-ultraviolettem Licht (EUV, 13,5 nm) sind schon seit ihrer Einführung aufgrund von Exportverboten für China tabu. TSMC, Samsung und Intel nutzen spätestens seit der 5-nm-Generation EUV.

Um die Transistoren weiter zu schrumpfen, müssen SMIC und Huawei einzelne Chipschichten aufwendig mehrfach belichten (Multi-Patterning), jetzt offenbar bis zu viermal. Abwechselnde Belichtungs- und Ätzvorgänge mit leichtem Versatz ermöglichen feinere Strukturen, als die DUV-Technik normalerweise zulässt.

Jeder zusätzliche Belichtungsschritt erhöht allerdings auch das Risiko für Fertigungsdefekte. Chinas N+3-Technik gilt daher als teuer und dürfte nur mithilfe von Subventionen möglich sein. Die chinesische Regierung unterstützt die Entwicklung mit Milliardenbeiträgen.

Für SMIC und Huawei kommt erschwerend hinzu, dass ASML auch seine aktuellen DUV-Lithografie-Systeme mit besonders genauer Ausrichtung seit 2023 nicht mehr nach China verkaufen darf. Das neueste Modell Twinscan NXT:2150i kann Wafer auf unter ein Nanometer genau ausrichten, also auf wenige Atome genau. Diese Angabe ist wörtlich zu verstehen, anders als bei den fantasiebehafteten Nanometer-Bezeichnungen moderner Fertigungsprozesse.

Der für China zugelassene Twinscan NXT:1800Di hat eine sogenannte Überdeckungsgenauigkeit von 1,6 nm. Chinas eigene Lithografie-Systeme hinken in der Metrik noch erheblich hinterher.

Im Geekbench abgeschlagen

Erste mutmaßliche Benchmarks des Kirin 9030 Pro zeigen, dass der Prozessor deutlich langsamer ist als die westliche Konkurrenz. Ein frühes Ergebnis im Vergleichs-Benchmark Geekbench nennt 1131 Single- und 4277 Multithreading-Punkte. Zum Vergleich: Apples aktueller A19 Pro im iPhone 17 Pro schafft fast 4000 beziehungsweise 10.000 Punkte. Qualcomms Snapdragon 8 Elite kommt auf bis zu 3200 beziehungsweise ebenfalls knapp 10.000 Punkte.

Ein Grund liegt bei den niedrigen Taktfrequenzen. Während Apple und Qualcomm auf über 4,0 GHz kommen, schafft der Kirin 9030 Pro offenbar nur knapp 2,8 GHz. Selbst wenn die bisherigen Ergebnisse noch unter dem vollen Potenzial des Kirin-Prozessors liegen, dürfte Huawei kaum bald die ganze Lücke schließen.

(mma)