⚙️ Технологии микроэлектроники

Дорога к 2нм и 1нм

Чипы, изготовленные по технологии 3нм уже выпускаются, их начали использовать. Передовые производители тем временем активно заняты разработкой изделий 2нм и 1нм.

Изделия 2нм планируют сделать реальностью к 2025 году.

- Этим активно занимаются TSMC (в рамках GAAFET) с планами готовности к 2025 году. Выигрыш по энергопотреблению ожидают вплоть до 30%.

- В Samsung называют те же сроки готовности с собственным процессом 2нм.

- В Rapidus планируют начать пробное производство в 2025 году с планами массового производства к 2027 году.

Планами и подготовкой к выпуску чипов 1нм занимаются эти же компании, но с планами запуска производства в более отдаленные сроки: от 2027 года и с массовым выпуском в тридцатые годы.

🌏 Одной строкой

Краткая сводка новостей по материалам Digitimes Reasearch

🔹 Ведущие мировые лидеры по производству памяти Samsung, SK Hynix и Micron отмечают улучшение продаж во второй половине 2023 года. Ситуация улучшилась с начала 2H2023, спрос на чипы памяти со стороны производителей ПК и смартфонов.

🔹 Автомобильная электроника становится ключевым фактором выживания для китайских чипов собственной разработки. Moore Silicon, дочерняя компания по производству микросхем китайской государственной электронной компании TCL, стала последней распущенной in-house-команды разработчиков ИС в Китае.

🔹 Разработчики ИС сталкиваются с давлением со стороны клиентов, направленным на снижение цен и с высокими затратами на сырье. С этим сталкивается большинство компаний.

🔹 Мировая авиационная промышленность сталкивается со сложностями в удовлетворении спроса на новые самолеты в связи с проблемами с цепочками поставок. Boeing и Airbus прогнозируют, что к 2043 году потребуется 48 000 действующих самолетов, из которых почти 88% будут новыми. А для авионики потребуется много микросхем и других полупроводниковых приборов.

🔹 Toppan Holdings (ранее Toppan Printing), как сообщается, планирует инвестировать около 60 миллиардов иен ($403 млн) в расширение производственных мощностей по выпуску подложек FC-BGA.

🔹 STMicroelectronics представила референтные платы передатчика и приемника на основе ИС STWLC38 и STWBC86, которые облегчают разработку беспроводных зарядных устройств Qi мощностью до 15 Вт.

🔹 Samsung Electronics фокусируется на автомобильном рынке, готовясь выпустить серию революционных продуктов в 2024 году, прежде всего речь идет о памяти для автоэлектроники.

🔹 Infineon заявила, что она заключила больше долгосрочных контрактов на автомобильные полупроводники, включая контракты на микроконтроллеры и силовые полупроводники.

🔹 По мере наступления эры ИИ, поставщики облачных услуг (CSP) все больше осознают важность чипов высокопроизводительных вычислений (HPC), а системные интеграторы, производители оборудования и поставщики программного обеспечения объединяют свои усилия с контрактными производствами, предпочитая разрабатывать и выпускать свои чипы, а не пользоваться услугами специализированных производителей микроэлектроники.

🔹 Рынок оборудования для производства микросхем лихорадит из-за экспортных ограничений США. С одной стороны, американские производители получили краткосрочный рост спроса со стороны китайских компаний, старающихся успеть закупить больше оборудования, которое перестанет быть доступным из-за экспортных ограничений США. С другой стороны, эти ограничения подталкивают китайских производителей к разработке и выпуску собственных решений, что в перспективе будет означать для американских производителей доходов от китайского рынка.

🔹 Многократное шаблонирование запретительно дорого, - заявил гуру литографии. Берн Лин, бывший вице-президент TSMC по исследованиям и разработкам, который изобрел иммерсионную литографию, сказал IC Broadcasting, что он уже предвидел в 2022 году, что SMIC сможет достичь 7 нм с помощью оборудования DUV, как и TSMC. Однако по его мнению, изготовление 5-нм чипов с оборудованием DUV требует по крайней мере четырехкратного шаблонирования - процесса, который требует много времени и затрат, поскольку он влияет на выходы и скорость из-за трудностей в самовыравнивании.

🔹 В последние годы китайские полупроводниковые компании активно набирали таланты в Южной Корее, совершали стратегические приобретения и инвестиции, что вызвало опасения в южнокорейской полупроводниковой промышленности. Национальная разведывательная служба (NIS) Южной Кореи все более активно сотрудничает с отраслью для защиты местных полупроводниковых талантов и технологий.

(2)🔹 Недавние действия SMEE и CIOMP показывают, что усилия по разработке EUV в Китае обеспечивают прогресс.
Shanghai Micro Electronics Equipment (Group) Co., Ltd. (SMEE) объявила о планах первичного публичного предложения и предлагает годовую зарплату (без учета бонусов) до 480 000 юаней ($66 000) для привлечения талантов. Компания привлекает много вакансий в области оптического дизайна, оптической инспекции.

🇮🇳 Упаковка. Тренды

В Индии шаг за шагом формируют экосистему микроэлектронного производства

Индийская компания Kaynes SemiCon планирует запустить первую линию OSAT в апреле 2024

В рамках усилий Индии по созданию экосистемы производства полупроводников ряд компаний намереваются заняться таким перспективным направлением, как упаковка полупроводников. Одна из компаний, Kaynes SemiCon объявила о планах запустить в работу первую линию OSAT в первую неделю апреля 2024 года. В недавнем интервью Digitimes Asia, генеральный директор Рагу Паникер (Raghu Panicker) рассказал о планах компании. Сейчас Kaynes SemiCon заключает партнерские соглашения с рядом зарубежных компаний в рамках которых сможет применять различные технологии, в частности, тайваньские - в области сборки чипа, японские - по сборке изделий 2.5D и 3D, технологии из Франции и США для работы с оптическими микроэлементами.

Кроме Kaynes SemiCon в Индии работой в сегменте OSAT (Outsourced Semiconductor Assembly and Test) занимаются Micron и Sahashra Semiconductors, CG Power и Industrial Solutions.

В Kaynes SemiCon надеются нарастить доход подразделения, которое займется OSAT до $1 млрд в течение 6-7 лет. Для этого планируется не только укреплять технологические партнерства, но также привлекут больше сотрудников, включая экспертов и консультантов. И здесь, конечно, есть проблема - хотя в Индии есть немало квалифицированных ИТ-инженеров, специалистов в области полупроводникового производства намного меньше. Компании приходится проводить программы сертификации, в рамках которых она пытается найти специалистов. Также проводятся учебные программы с теми же целями.

Компания собирается осваивать технологии пошагово. В частности, на первых порах будет запущено корпусирования на базе проволочных соединений. После того, как персонал освоит этот процесс, компания займется более сложных технологий, как BGA и FC BGA, а в конечном итоге - к упаковке 2.5D/3D.

🇮🇳 Индия

Подписано соглашение о чипах между ЕС и Индией

Представители Индии и Европейской комиссии подписали рамочное соглашение о мерах, направленных на укрепление цепочек поставок полупроводников и содействие сотрудничеству в области НИОКР. Об этом сообщает Mobile World Live.

Меморандум о взаимопонимании был подписан еврокомиссаром по внутреннему рынку Тьерри Бретоном и министром связи, электроники и информационных технологий Индии Ашвини Вайшнау и устанавливает ряд совместных целей.

Обязательства включают обмен знаниями о полупроводниковых экосистемах на двух рынка и определение областей совместных исследований и разработок. Стороны планируют совместные усилия в развитии экосистемы, включая продвижение талантов.

🇳🇱 Геополитика и микроэлектроника

Нидерланды разрешили приобретение стартапа Nowi компании Nexperia

Правительство Нидерландов заявило, что не будет блокировать приобретение принадлежащей китайцам компанией Nexperia стартапа Nowi. Об этом сообщает Reuters.

Сделка произошла в 2022 году, но в мае 2023 года правительство Нидерландов решило проверить сделку "задним числом". Интересно, какой из факторов оказал большее влияние - то, что не было выявлено никаких нарушений или то, что отношения США и Китая слегка потеплели.

Nowi производит микросхемы управления питанием, которые могут использовать в качестве источника питания физические процессы в окружающей среде, например, свет или вибрацию.

Такие сделки идут вразрез с планами Европы усилить свои позиции на рынке микроэлектроники.

🇯🇵 Кадры

В Японии пытаются решить проблему кадров для запуска производства 2нм Rapidus

Проекту Rapidus обеспечена немалая поддержка - размер субсидий измеряется миллиардами. При этом остается одна существенная сложность - нехватка кадров. Об этом сообщает Reuters.

Сложность проблемы усугубляется тем, что в предыдущие десятилетия Японии было трудно удерживать в стране специалистов. Многих привлекали большие зарплаты и более интересные проекты в других странах, прежде всего, в США.

У Rapidus сейчас есть возможность изменить ситуацию. Здесь составили список специалистов, которые ранее покинули Японию, чтобы работать за границей. Теперь им предлагают вернуться и работать в Rapidus. Многие соглашаются - кого-то привлекают большие оклады, кому-то хочется участвовать в масштабном проекта на своей родине. Нанимателей не смущает даже почтенный возраст многих специалистов, которые готовы работать в Rapidus.

Несмотря на активность Rapidus, в отрасли микроэлектроники немало тех, кто со скепсисом относится к этому проекту. Уж очень много проблем предстоит решить компании практически с нуля - кроме кадровой, потребуется наладить массовое производство и собрать достаточную клиентскую базу.

🇷🇺 Российская электроника

Элемент-Технологии обещает разработать российский платежный терминал

Сейчас платежные терминалы, используемые в России - это, в основном, изделия французской Ingenico (~50%) или американской Verifone (~30%). И разнообразные «китайцы», включая те, что выпускаются в Китае компаниями Атол и т.п. ООО «Элемент-технологии», дочка ВЗПП-Микрон, обещает в 2024 году предоставить линейку российских решений - POS-терминалы, решения под Android и встраиваемые. Об этом рассказывают Ведомости.

Вряд ли изделия «Элемент-Технологии» будут выпускаться полностью на основе российских комплектующих, впрочем, текущие методики оценки «российскости» это допускают. От российских терминалов ждут конкурентоспособности с китайскими - по цене и по функциональности. Сейчас уже мало поддержки базового функционала, сейчас терминал должен уметь считывать NFC-метки и отображать QR-коды, а Сбер и вовсе устанавливает терминалы с поддержкой FacePay.

В Ассоциации банков России объем российского рынка платежных терминалов оценивают в 80-90 млрд рублей и в 4.5 млн действующих устройств. Несмотря на уход с российского рынка крупнейших западных поставщиков, их количество с начала 2022 года до середины 2023 года выросло на 12,5%. Ежегодно заменяется от 600 тысяч до 1 млн терминалов, средний срок службы терминала составляет порядка 6-7 лет.

🇮🇳 Производство электроники

Foxconn планирует инвестировать $1,6 млрд в расширение производства в Индии

Foxconn подтвердил планы по добавлению производственных мощностей в Индии на сумму $1,6 млрд. Об этом сообщает Mobile World Live.

Компания пока не раскрывает места, где разместится ее новое производство.

На фоне развития напряженности между США и Китаем, Apple уже более года как подталкивает контрактных производителей к перемещению мощностей по производству изделий Apple за пределы Китая,

Foxconn в Индии ранее заявлял о планах удвоить штат компании, привлечь прямые зарубежные инвестиции и нарастить размеры бизнеса в Индии.

В августе 2023 года новостные агентства сообщали, что поставщик Apple планировал инвестировать дополнительно $500 млн в 2 завода по производству компонентов в штате Карнатака, после того как в июне компания рассказала о планах построить завод стоимостью $700 млн по сборке iPhone в Бангалоре (Карнатака).

Apple начала производить iPhone на мощностях Foxconn в Индии в 2017 году и теперь наращивает производство в этой стране, чтобы снизить зависимость от Китая.

В середине августа 2023 года Foxconn начала производить iPhone 15 на заводе на юге Индии.

📈 Прогнозы

Siltronic прогнозирует рост продаж оборудования

Германская Siltronic прогнозирует рост продаж оборудования для производства микроэлектроники за счет роста спроса на решения ИИ, электромобильность и общий курс на цифровизацию в ближайшие 5 лет. Об этом сообщает Reuters.

На фоне роста спроса вырастет и прибыльность в этом сегменте отрасли, уверены аналитики компании.

Но до всех этих позитивных трендов еще предстоит дожить, поскольку продажи в первой половине 2024 года будут сдерживаться высоким уровнем запасов у клиентов.

🇨🇳 Слухи

Южнокорейское издание предупреждает о возможном кризисе из-за нехватки фотошаблонов

По данным The Elec, крупные поставщики фотошаблонов для производства микросхем, например, Toppan, Photronics и Dai Nippon Printing, полностью загружены заказами из Китая.

Несмотря на то, что производители фотомасок наращивают свои мощности, спрос на их продукцию растет быстрее, что может привести к очередному кризису нехватки микросхем, и на этот раз "бутылочным горлышком" может оказаться производство фотошаблонов.

Основные причины:

🔹 передовые техпроцессы на которые идет переход, требуют больше фотошаблонов на 1 чип - 70-80 вместо 30;

🔹 растет число разработчиков чипов, только в Китае их больше 3 тысяч

🔹 из-за быстрого роста спроса на чипы для обучения систем ИИ, требуется все больше этих высокотехнологичных чипов. Для их производства требуется еще больше масок, например, для NVIDIA H100 - 89 фотошаблонов.

⚙️ Проектирование. Практикум. Verilog

Создаем I2C Master Controller на Verilog. Пишем HDL код

Продолжение цикла публикаций, которые могут быть полезны тем, кто хотел бы освоить практическую разработку с использованием Verilog.

На этот раз - о процессе перехода от идеи и результатов моделирования к написанию кода. В частности, как организовать FSM, считывание и выставление данных на шине.

🇸🇪 Техпроцесс 4нм. Чипы для телекома

Ericsson представила высокотехнологичные чипы RAN Compute для сетевой инфраструктуры

Пока операторы рассуждают, как было бы замечательно построить всю инфраструктуру на стандартизованных и недорогих серверах "с полки", вендоры наперебой разрабатывают собственные чипы со все большей производительностью.

Это ранее сделала Nokia, а Ericsson и вовсе обошел Intel, шведы первыми задействовали техпроцесс Intel 4 для производства разработанных этим телеком-вендором чипа Ericsson RAN Compute - RAN Processor 6672 и 6372, которые отличает производительность в 4 раза больше, чем у процессоров прежнего поколения.

В частности, они могут поддерживать до 6 режимов 4G / 5G в одном устройстве. Вдобавок они потребляют на 30-60% меньше энергии, что в значительной мере является результатом перехода на техпроцесс Intel 4.

Тем, кто надеется приобщиться к рынку RAN за счет внедрения Open RAN придется тяжело - сделать решения, аналогичные по возможностям тому, что предлагают топовые глобальные вендоры будет совсем непросто.

В России и вовсе не просматривается возможностей в обозримом будущем создать что-то подобное, если только Китай не освоит технологию 4нм и не будет предоставлять российским разработчикам доступ к соответствующим производственным мощностям. В ближайшее время это тоже вряд ли произойдет.

📈 Прогнозы

Synopsys прогнозирует устойчивую выручку в 1q2023

И вновь прогноз роста выручки, теперь уже на ПО компании для проектирования чипов. И вновь его связывают со спросом на ИИ. Об этом сообщает Reuters.

Цепочка простая - спрос на ИИ растет → нужно больше чипов для обучения ИИ → растет число участников рынка → растет востребованность ПО для автоматизированного проектирования чипов.

Да и ПО подвергается автоматизации. В частности, Synopsys сотрудничал с Microsoft в проекте по созданию «ассистента» по проектированию чипов, который мог бы замечать и исправлять ошибки на самой ранней стадии. Услуги Synopsys AI позволили нарастить стоимость ряда контрактов на 20%.

🇨🇳 Участники рынка

В Huawei разглядели "мощнейшее оружие"

Статью на эту тему представляет 3dnews по материалам Bloomberg.

Статья неоднозначная. Из интересного - то, что Huawei при поддержке бюджетными средствами уровня правительства и уровня властей Шэньчжэня выстраивает фрагменты внутрикитайской цепочки поставок, стараясь это не афишировать.

В частности, в число таких предприятий входят разработчики оборудования для производства чипов, химические предприятия, разработчики и производители оптических решений. Речь идет о десятках компаний, включая, например SiCarrier Technology, проект 2012 Lab и другие.

Huawei это отрицает и называет слухами.

Huawei ведет активный рекрутинг, включая привлечение западных специалистов. В частности, в Huawei в 2021-2022 годы перешли, минимум, 5 бывших сотрудников ASML.

Скорее всего, в Китае найдут возможность и дальше финансировать работы, направленные на сокращение технологического разрыва и снижение технологической зависимости от США в области микроэлектроники.

🇷🇺 Участники рынка. Встречи

ГК Элемент рассказала об участии в выставке Электроника России 2023

Представитель ООО «Элемент-
Технологии»

«Востребованная услуга на текущий момент – производство образцов изделий, речь о небольшой партии или единичных изделиях, которые нужны в сжатые сроки – производить это на крупных заводах, как правило, долго и дорого, у нас же на предприятии есть своя лаборатория, и мы такую услугу сможем оказать достаточно быстро и относительно недорого»,

Продуктовую линейку предприятия можно разделить на следующие категории – услуги, куда входит заказная разработка, контрактное производство, изготовление образцов, сервис и готовые решения в области вычислительной техники (серверы, СХД), силовой электроники (серверные блоки питания, инверторы) и программно аппаратные комплексы для автоматизации различных сегментов бизнеса.

Директор по производству АО «НИИМА «Прогресс» Владимир Карапетьянц осветил вопросы по направлениям разработки СВЧ микросхем и модулей:

«Каков результат нашей работы за последние 2 года – по сути дела, все заделы, которые мы пытались сделать, работая с различными фабриками, позволили нам, как минимум, выполнить свои обязательства перед заказчиками. Во-вторых, выполнить переход на технологические процессы, несмотря на небольшие отклонения от характеристик»,

(2) Заместитель генерального директора по коммерческой деятельности АО «Микрон»
Евгений Кузьмин

«Завод работает в усиленном
режиме, чтобы удовлетворить взрывной спрос. Расширяем производственные мощности,
планируем запустить MPW для дизайн-центров, осваиваем в серийном производстве
микроконтроллер Амур, участвуем в локализации автомобильных блоков».

Директор по развитию АО ЗПП Шамиль Шугаепов:

Объем поставок предприятия увеличился в несколько раз и тенденция сохраняется, импортозамещение крайне необходимо, потому в техническом процессе предприятия на данный момент стопроцентная локализация. В 2021-м году доля импортных материалов АО «ЗПП» составляла 80%, на данный момент срок доставки материалов увеличился, и компания пошла путем локализации – к 2026-му году локализация важнейших материалов станет 80-90%, все условия для этого есть.

Начальник отдела маркетинга АО НТЦ «Модуль» Эль-Хажж Халиль Мохамад рассказал о сложностях, с которыми столкнулась компания на пути внедрения российских изделий.

Он объяснил, что отрасль не может четко заявить о количестве необходимых корпусированных изделий под определенные задачи – поэтому компания не может заказать релевантное количество корпусов для приближения стоимостных характеристик российских продуктов к ценам зарубежных аналогов.

«В таких условиях, когда всем очень хочется российского, но очень колется, а нам очень хочется его сделать подешевле, но очень «неможется», мы пытаемся находить какие-то компромиссы».

Коммерческий директор АО «НИИЭТ» Владимир Малеев выступил с докладом «СВЧ и силовая ЭКБ на основе нитрида галлия, перспективные микроконтроллеры для гражданского рынка».

АО «НИИЭТ» рассказал о своей модели и составе микроэлектронного производства, о современном парке технологического оборудования, испытательном центре, направлении дискретной полупроводниковой ЭКБ и интегральных микросхем.

Огурцов Артем, АО «Байкал Электроникс»:

«Несмотря на санкции, мы продолжаем работать, продолжаем развиваться».

За свою 11-летнюю историю на российском рынке микроэлектроники компания разработала и с первого раза запустила в серию 3 процессора.

«Это прекрасный результат, потому что, в целом, по международной отрасли процент запуска процессоров с первого раза - 40%, у нас он составляет 100%. За последние 5 лет мы поставили на российский гражданский рынок более 85 тысяч процессоров, мы считаем, что по этому показателю являемся лидерами для гражданской продукции, у нас есть история успеха поставок оборудования на процессорах Baikal в ключевые госкорпорации страны, а работа по расширению экосистемы совместимого ПО и оборудования у нас не останавливалась ни на день».

В рамках выставки «Электроника России» ГК «Элемент» также представил продукцию 8 предприятий, входящих в группу компаний, в сфере электронных компонентов, комплектующих для микросхем, программируемых логических модулей, готовой
серверной продукции, систему компьютерного зрения оценки качества изделий электронной компонентной базы.

🇩🇪 Фотолитография

85 нм - уровень, который может быть достаточным для прототипирования МЭМС и устройств для биомедицинских исследований. А достичь этого уровня можно с использованием светодиода.

MPP - недорогая система проекционной фотолитографии

Кремниевая фотоника и в целом интегрированные устройства распределения, обработки и приема оптических сигналов требуют миниатюризации основных оптических элементов, таких как волноводы, решетки и оптические переключатели. Для их производства необходимы технологии, позволяющие создавать такие устройства с высоким разрешением.

Особенно сложно изготавливать изогнутые элементы, включая кольцевые резонаторы, поскольку для них требуется еще большее разрешение и меньшая шероховатость боковых стенок. Кроме того, необходим точный контроль абсолютных размеров конструкции.

Было разработано несколько производственных технологий: прямая «запись» лазерным лучом, многофотонная литография, электронно-лучевая литография, ионно-лучевая литография и «домино»-литография. Общие свойства этих технологий - они дорогие, сложные и трудоемкие. Одна из новых технологий, наноимпринтная литография, это метод репликации, хорошо подходящий для эффективного производства с высоким разрешением. Но для нее требуются высококачественные мастер-штампы, которые обычно изготавливают с помощью электронно-лучевой литографии.

Издание «Light: Advanced Manufacturing» опубликовало статью доктора-инженерных наук Лей Чжэн и других ученых из Университета Лейбница в Ганновере, в которой они рассказывают о разработанной ими недорогой и удобной для пользователя технологии проекционной фотолитографии под микроскопом (MPP) на основе УФ-светодиодов для быстрого изготовления оптических элементов с высоким разрешением буквально за считанные секунды. Этот подход позволяет переносить паттерны структуры с фотомаски на подложку, покрытую фоторезистом.

Система MPP основана на стандартных оптических и оптико-механических элементах. Но вместо ртутной лампы или лазера в качестве источника света используется намного более дешевый УФ-светодиод с длиной волны 365 нм.

Исследователи разработали также процесс для получения хромовой маски с рисунком паттернов структуры, необходимый для MPP технологии. Он включает в себя этап проектирования конструкции, печать на прозрачной фольге и перенос рисунка на хромированный фотошаблон. Создана также литографическая установка для изготовления таких фотошаблонов. С ее помощью и дальнейшего процесса мокрого травления, рисунки паттернов можно переносить с прозрачной фольги на фотомаску из хрома.

Система MPP позволяет создавать оптические изделия с размерами элементов до 85 нм. Это сопоставимо с разрешением, которое достигается при использовании гораздо более дорогих и сложных методов изготовления, таких как многофотонная и электронно-лучевая литография. MPP можно использовать для изготовления микрофлюидных устройств, биосенсоров и других оптических устройств.

Этот подход к изготовлению оптических устройств в публикации называют значительным достижением в области литографии для быстрого формирования оптических структур с высоким разрешением. Метод особенно подходит для приложений, для которых важно быстрое прототипирование и недорогое изготовление. Например, его можно применять для разработки новых оптических устройств для биомедицинских исследований или для создания прототипов МЭМС для приложений бытовой электроники.