Как Huawei изненада САЩ с авангарден чип, произведен в Китай

В края на 2020 година Huawei се бореше за оцеляването си като производител на мобилни телефони.

Няколко месеца по-рано Тръмп администрацията наложи на китайската компания осакатяващи наказания, отрязвайки я от световните вериги за доставка на полупроводници.

Санкциите попречиха на всеки без позволение да създава чиповете, проектирани от Huawei, а компанията се бореше да набави нови чипове, с цел да пусне по-модерни телефони.

В отговор Huawei реши да заложи своя бизнес с чипове и мобилни устройства на стойност 67 милиарда $ по комплицирана договорка с Semiconductor Manufacturing International Corporation, подкрепяна от страната леярна, известна с упоритостта си да настигне водещите международни производители на чипове.

SMIC популяризираше, че е разкрил метод за произвеждане на по-модерни чипове благодарение на остаряло съоръжение. Ще отнеме повече време от предходния снабдител на Huawei, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, ще коства повече и може да не работи. Но беше късмет. Huawei се свърза със SMIC, с цел да направи нов смарт телефон „ система на чип “, с кодово име Charlotte.

Шансовете бяха насъбрани против двете компании. През декември 2020 година SMIC се причисли към Huawei в листата със наказания на Съединени американски щати — което значи, че всяка компания, която желае да продаде технология на SMIC, ще изисква разрешението на Вашингтон.

За да построи Charlotte, SMIC ще би трябвало да се оправи с напреднал развой, който не беше осведомени и нови ограничавания за придобиване и ръководство на комплицирано съоръжение. Един изпълнителен шеф на компания за чипове, непосредствен до SMIC, го оприличи на „ премерване на слон в тъмното “.

Но съвсем три години по-късно, през август 2023 година, ново устройство на Huawei беше безшумно показано на обществеността: Mate 60 телефон от серия, задвижван от Charlotte — в този момент прочут като чип Kirin 9000S.

Въпреки трудностите, Kirin 9000S предлага продуктивност, сравнима с едно- или двугодишни чипове от Qualcomm, съгласно разнообразни екипи за тестване.

Mate 60 излетя от рафтовете в Китай и връщането на чиповете на Huawei след години на наказания беше въодушевено приветствано от националисти и почитатели на технологиите.

В Съединени американски щати царува комплициране по отношение на това по какъв начин Huawei е преодоляла глобите, с цел да създаде чиповете. Джейк Съливан, консултант по националната сигурност на Съединени американски щати, сподели, че Америка би трябвало да получи „ повече информация “ за Kirin 9000S.

„ Може би най-изненадващият факт за пробива на Huawei е, че толкоз доста държавни водачи на Съединени американски щати явно бяха сюрпризирани “, написа Грегъри Алън, шеф на Wadhwani Center for AI and Advanced Technologies, в изчерпателен отчет за Новият телефон на Huawei.

Нито Huawei, нито SMIC са дали намек по какъв начин са постигнали това достижение. Но интервютата с десетки хора от промишлеността и специалисти оферират най-близкия взор до момента по какъв начин фирмите са хвърлили големи запаси в плана, с поддръжката на китайската страна, с цел да запазят пазарен дял - и в този момент са отворили вратата за прогрес в авангардни Производство на AI чипове.

Дали те могат да запазят тази инерция ще дефинира дали Китай може да поддържа своята полупроводникова промишленост и да реализира световно софтуерно превъзходство на фона на продължаващите геополитически провокации. Дали Kirin 9000S е доказателство, че страната към момента може да се конкурира с съперниците си, макар глобите? Или фирмите просто са уловили гръмотевица в бутилка?

Повечето от източниците, които приказваха с FT, желаеха да останат неназовани заради чувствителността на полупроводниковата промишленост.

По-малко ефикасни машини

Един от най-широко приетите критерии за произвеждане на чипове е 7 нанометра. Въпреки че видимо се отнася до размера на процесния възел, това е индустриална стенограма за авангардни технологии за произвеждане на високопроизводителни чипове, които зареждат смарт телефони и центрове за данни.

A12 в сърцето на iPhone XS на Apple и Dojo D1, който зарежда полуавтономното шофиране на Tesla, са създадени благодарение на 7nm развой на TSMC.

SMIC предлага две версии на 7nm развой, N+1 и усъвършенствания N+2. Според доста хора, осведомени със обстановката, чипът Kirin 9000S се създава при N+2.

Но до момента в който компании като TSMC и Samsung използваха рисково ултравиолетово (EUV) литографско съоръжение за построяването на тези чипове, SMIC употребява по-малко ефикасните дълбоки ултравиолетови (DUV) машини, споделят специалисти и анализатори в промишлеността.

„ Първоначално това беше заради бюджетни ограничавания “, споделя специалист по полупроводници, осведомен с пътя на развиване на технологията SMIC. „ EUV е доста безценен, а усъвършенстваният развой на SMIC е генерации зад TSMC, което го остави без доста клиенти и доходи. “

Литографията, при която електрическите вериги са издълбани в силициеви пластини, е фундаментална за производството на чипове. По-усъвършенстваните литографски машини оферират по-висока разграничителна дарба, което значи по-тънки линии и повече елементи, което разрешава чиповете да бъдат по-малки.

И двете машини могат да реализират 7nm процеси, само че EUV е по-ефективен и акуратен, което води до по-малко загуби.

SMIC употребява DUV машини, с цел да повтори стъпките за произвеждане на чипове, които други направиха с EUV модули, в с цел да се усили плътността на транзистора. Но това имаше гибелен резултат върху степента на рандеман, която мери съотношението на работещи по отношение на дефектни чипове на всяка пластина.

Според ASML, холандският производител на литографски машини, са нужни 34 литографски стъпки, с цел да се реализира 7 nm на DUV машини, в съпоставяне единствено с девет стъпки с EUV. Допълнителните индустриални стъпки водят до по-високи индустриални разноски и по-ниски добиви.

С всяка спомагателна стъпка повече чипове ще бъдат изхвърлени и разноските за съоръжение ще се покачат, споделя Брейди Уанг, анализатор на полупроводници в Counterpoint. Консумират се и повече съставни елементи и материали. Но това, което стартира като бюджетна цел, се трансформира в нужда, откакто EUV оборудването, което SMIC беше поръчало от ASML през 2019 година, беше блокирано, съгласно трима души, осведомени със обстановката.

Усъвършенстваната литографска машина е предмет на Васенаарското съглашение, многостранно съглашение за надзор на износа, формирано от повече от 40 народи за ограничение на продажбата на артикули, които биха могли да имат двойно военно предопределение.

SMIC съумя да събере съоръжение от съществуващи фабрики и тези, получени преди глобите на Вашингтон, с цел да поддържа 7nm индустриалната линия, споделят два източника, близки до доставчиците на SMIC.

Но това въпреки всичко го остави без спомагателната поддръжка, която ASML нормално дава на клиентите на извънредно комплицираните машини. „ Условието е тежко “, споделя изпълнителен шеф на компания за чипове, непосредствен до SMIC. „ По принцип няма софтуерни актуализации и няма фабрични инженери на оборудването, които да правят услуги по поддръжката. “

Американски чиновници бяха сюрпризирани, че SMIC съумя да придобие аварийните елементи и техническите услуги, нужни, с цел да поддържа 7nm индустриалното си оборудване в употреба даже след контрола върху износа, споделя Алън.

Вътрешни лица от промишлеността, близки до SMIC признава, че е допустимо част от оборудването да е получено в нарушаване на експортния надзор. Американският производител на полупроводниково съоръжение Applied Materials към този момент е разследван за евентуални нарушавания на рестриктивните мерки за експорт, съгласно Reuters.

Applied Materials съобщи в изказване до newswires, че „ си сътрудничи с държавното управление и остава зает с сходство и световни закони, в това число надзор върху износа и търговски разпореждания “. AMAT не отговори на искане за коментар.

На всяка цена

Производителите на чипове нормално си партнират с компании за планиране на чипове, с цел да тестват съоръжение и индустриални процеси в ново оборудване. Така да вземем за пример TSMC ще си сътрудничи с Apple върху чиповете, създадени на нейната 3nm индустриална линия.

За осъвременените 7nm индустриални линии на SMIC, Huawei беше морското зайче. Но производителят на телефони донесе доходи и утвърди за SMIC и изигра решаваща роля в предефинирането на няколко аспекта на индустриалната линия, съгласно трима вътрешни лица, осведомени с оборудванията на SMIC. „ Инженерите на Huawei могат да се видят на всички места в завода на SMIC в Шанхай “, споделя един от тях.

SMIC също се обърна за помощ отвън страната. На американците е неразрешено да работят за китайски усъвършенствани производители на чипове, заради надзор върху износа, само че съгласно двама инженери на чипове, осведомени със SMIC, той също по този начин е наел специалисти от Тайван, Япония, Южна Корея и Германия в опит да усъвършенства продуктивността.

„ Тези задгранични специалисти носят техническо ноу-хау за напреднали процеси, които са придобили от други леярни “, споделя един от инженерите.

„ 7nm процесът има хиляди стъпки за възстановяване “, споделя вторият инженер. „ Дори в дребните часове на сутринта трябваше да отговоря на телефона във фабриката, тъй като може да се отнася до едно или две сериозни усъвършенствания. “

Китайската страна явно е решила, че ще заплати голямата сметка за това изпитание коства си

Дъглас Фулър, специалист по китайската полупроводникова промишленост

Според източник, осведомен с екипа за планиране на чипове на Huawei, когато SMIC получи поръчката Kirin 9000S, не е имал екип, кадърен за подкрепяне на инженерите по дизайн на чипове да приспособяват дизайна си към спецификацията на процеса на разнообразни леярни. Huawei трябваше да се приспособява сама.

Производствените резултати за Kirin 9000S остават забулени в тайнственост, като нито Huawei, нито SMIC вършат обществени изказвания по въпроса. Един човек, непосредствен до производството на Kirin 9000S в първите дни, споделя, че Kirin 9000S е постигнал добиви от повече от 30 % по време на рисковата фаза на обемно произвеждане, стъпката преди всеобщото произвеждане.

Човекът разказва това като „ позитивно число при сложни условия “, само че отбелязва, че това е „ най-малко двукратно нарастване на разноските спрямо индустриална линия с 90 % рандеман, идеалният пример за произвеждане на мобилни чипове. “

Експерти от промишлеността считат, че китайското държавно финансиране е компенсирало несъразмерните разноски за произвеждане на чипове. Huawei получи 6,55 милиарда юана (948 милиона долара) от китайското държавно управление през 2022 година, повече от два пъти повече от сумата през миналата година, съгласно годишния доклад на компанията. SMIC получи 6,88 милиарда Rmb държавни дотации през последните три години, с спомагателна поддръжка от Китайския капиталов фонд за интегрални схеми като главен акционер.

„ Китайската страна явно е решила, че заплащането на голямата сметка за това изпитание си заслужава “, споделя Дъглас Фулър, специалист по китайската полупроводникова промишленост.

Следваща спирка, AI

Kirin 9000S провокира талази в Китай, позволявайки на Huawei да си върне изгубения пазарен дял. Експерти от промишлеността предвиждат, че ще усили производството на смарт телефони, захранвани от чипове Kirin; Джеф Пу, анализатор в Haitong International Securities, пресмята, че до края на 2024 година могат да бъдат създадени до 70 милиона смарт телефона, основани на Kirin.

Въпреки това, SMIC и Huawei усилиха упоритостите си, изготвяйки проект за увеличение на производството на чипове за системи с изкуствен интелект в отговор на стягането на рестриктивните мерки, наложени от Вашингтон върху продажбите на високопроизводителни чипове в Китай.

Ръководителите на китайските интернет колоси като Tencent и Alibaba признаха компликациите, с които се сблъскват при снабдяването с високопроизводителни чипове, което ги кара да обмислят локални други възможности.

Серията Ascend на Huawei от AI чипове бяха рекламирани от индустриални анализатори като евентуални заместители на графичните процесори на Nvidia, макар че цялостната им продуктивност изостава от тази на американската група.

До въвеждането на наказания през май 2020 година Huawei продаваше чипове Ascend AI, създадени от TSMC. Сега голям брой източници, близки до компанията, споделят, че тя е възродила продуктовите линии с новоразработени чипове за центрове за данни, създадени от SMIC.

Трима източника, близки до Huawei, споделят, че интернет колосите Tencent, Baidu и Meituan са закупили Huawei Ascend 910b чипове за опити в дребен мащаб. Двама души, близки до SMIC, споделят, че фабриката за чипове към този момент работи върху разширението на 7nm индустриалния потенциал за авансово поръчаните чипове на Huawei и създаването на по-усъвършенствания 5nm развой.

Целта за произвеждане на Ascend 910b за идната година се е нараснала повече от два пъти спрямо 2023 година, като ще бъдат създадени повече от 200 000 чипа, споделят двамата.

Но там Huawei и SMIC би трябвало да преодолеят някои обилни провокации в индустриалния развой на чипове за центрове за данни, преди да стартират да лишават пазарен дял от Nvidia.

Чиповете с изкуствен интелект са по-големи от процесорите на смарт телефоните и по тази причина е по-вероятно да бъдат дефектни заради индустриални неточности. Според източник, осведомен с производството, настоящата продуктивност на чиповете Ascend 910B на Huawei е единствено малко над 20 %, което значи, че съвсем четири от всеки пет създадени чипа са дефектни.

Разширяването на производството на SMIC е се чака да срещне по-големи компликации, в сравнение с преди три години заради рестриктивните мерки, наложени от Съединени американски щати, Япония и Холандия. Най-модерната от DUV машините на ASML, която SMIC употребява както за създадени, по този начин и за по-стари c