SemiAnalysis показывает, что нода N+3 SMIC соответствует плотности ноды N6 TSMC без использования EUV

Организация и компиляция: Shenchao TechFlow

Гость: Дайлан Пател, основатель SemiAnalysis

Ведущий: отсутствует (видео с самостоятельным комментарием)

Источник подкаста: SemiAnalysis

Неужели Китай обошел Intel?

Дата выхода: 20 июня 2026 года

Заявление об отсутствии конфликта интересов: Это видео представляет собой разбор первого публичного отчета лаборатории STEEL, принадлежащей SemiAnalysis, и напрямую продвигает их платные услуги по разбору. SemiAnalysis находится в прямой коммерческой конкуренции с устоявшимся лидером в области разбора — TechInsights (последняя сейчас продается частным инвесторам, а выручка SemiAnalysis уже превысила выручку TechInsights). Ниже представлены их технические аналитические данные в точном соответствии с оригиналом; это не отражает позицию нашего издания.

SemiAnalysis разрезала новейший флагманский чип Huawei Kirin 9030 и измерила ширину самых тонких металлических линий под электронным микроскопом. Результат оказался неожиданным: минимальный интервал между металлическими линиями на третьем поколении технологии 7 нм SMIC N+3 составляет всего 32,5 нм — уже уже, чем 36 нм, используемые Intel в новейшей технологии 18A на Panther Lake. Китайский завод по производству вайферов, лишенный поставок EUV-литографов, превзошел по плотности трассировки передовой узел Intel.

Однако SemiAnalysis сами предупреждают в своем отчете, что это число было намеренно выбрано. N+3 действительно достиг равенства с N6 TSMC по плотности транзисторов, но за счет четырехкратного паттернирования, большего количества масок, более высокой стоимости и более низкого выхода годных изделий; производительность и энергопотребление значительно отстают — Kirin 9030, вероятно, соответствует флагманским Android-устройствам трехлетней давности. Проще говоря, китайские чипы все еще отстают на несколько лет, но отставание не означает полную блокировку. Экспортные ограничения не остановили Китай, они просто изменили задачу. Последняя фраза в видео заслуживает особого внимания: Китаю не нужно догнать TSMC — достаточно стать настолько хорошим, чтобы больше не нуждаться в TSMC.

О том удивительном заголовочном числе

• Китайская фабрика по производству вайферов, лишенная доступа к передовым инструментам и EUV, достигла плотности трассировки на 10% выше, чем у ведущего EUV-узла Intel.
• Минимальный металлический интервал — лишь часть плотности; он не показывает, насколько быстро работают логические переключатели или сколько энергии они потребляют.
• Это число настоящее, но оно измеряет не то, что определяет победителя.

Как достичь плотности уровня EUV без EUV?

• EUV позволяет вам примерно одним выстрелом получить детализированную картинку. Без EUV нужно проявлять больше креативности.
• Каждый дополнительный проход добавляет еще один слой защитного покрытия, еще одну возможность для точной настройки и еще одну возможность для ошибки, что увеличивает стоимость и снижает выход годной продукции.
• SMIC действительно добился плотности, сопоставимой с EUV, за счет brute force, но за это пришлось заплатить большим количеством масок, большего числа этапов и повышенной вероятности сбоев. Это не равенство.

О плотности выравнивания и отставании по производительности

• Линии стали тоньше, плотность увеличилась, но физические узлы не успели за этим.
• Маленькие энергоэффективные ядра Apple показали целочисленную производительность, превосходящую крупные ядра Huawei, при этом потребляя всего 1 Вт, в то время как крупные ядра Huawei потребляют 4,5 Вт.
• SMIC выбрал неверное направление.

О том, почему люди всё ещё боятся Китай

• Отставать на несколько лет — это не то же самое, что застрять и не двигаться.
• Ты можешь продолжать лезть на стену, но она будет становиться все более крутой.
• Экспортные ограничения не остановили Китай, они просто изменили задачу, которую Китай решает.

О настоящем ключевом ходе

• Китаю не нужно становиться TSMC, чтобы иметь смысл. Им нужно только стать достаточно хорошими, чтобы полностью перестать нуждаться в TSMC.

Сейчас мир полупроводникового производства разделен на две группы: те, у кого есть EUV-литографические машины, и те, у кого их нет. Отсутствие EUV является явным недостатком для Китая, но насколько велика эта производственная разница?

Это процессор HiSilicon Kirin 9030, используемый в новейшем флагманском смартфоне Huawei. Несколько недель назад SemiAnalysis разрезала его и поместила под электронный микроскоп, чтобы измерить самые тонкие проводники внутри чипа — так называемый металлический шаг. Полученные результаты оказались неожиданными.

Внутренний минимальный металлический интервал процессора Kirin 9030 составляет всего 32,5 нанометра, что меньше, чем у Panther Lake, использующего новейший узел 18A от Intel. Китайский завод по производству волокон, лишенный доступа к передовым инструментам и EUV, достиг плотности трассировки на 10% выше, чем у ведущего узла Intel с EUV.

В этом видео нужно разобраться в трех вещах: как SMIC добился успеха без EUV; почему более тонкие линии не всегда означают лучшее качество; и почему, несмотря на отставание на несколько лет, Китай уже стал важным игроком на рынке полупроводниковой литографии.

Сначала давайте разберемся, откуда берутся эти цифры и измерения, потому что это само по себе довольно интересно.

SemiAnalysis создала лабораторию по вскрытию под названием STEEL — SemiAnalysis Teardown Engineering and Evaluation Lab. Вскрытие, как следует из названия, заключается в физическом разборе самых передовых чипов в мире с целью обратного инжиниринга их производства. В течение последних примерно двадцати лет этим масштабно занималась практически только одна компания, но теперь это уже не так.

Все, что вы дальше увидите — сечения, ширину линий, количество транзисторов — всё это напрямую от STEEL.

На «операционном столе» находится Kirin 9030 — флагманский SoC от Huawei, изготовленный по третьему поколению 7-нанометровой технологии SMIC, внутренний код — N+3, и это самая передовая технология в Китае на данный момент.

Но отдельно взятая цифра не имеет смысла — нужен эталон. Поэтому STEEL также разобрал другой чип — MediaTek Helio G99, недорогой SoC для смартфонов, изготовленный по технологии N6 от TSMC. Причина проста: технология N6 от TSMC и китайская 7-нанометровая N+3 от SMIC примерно соответствуют одному и тому же уровню. Один чип произведен с использованием лучших западных оборудования, другой — в Китае, в условиях экспортных ограничений. Поместив оба чипа под один и тот же микроскоп, надеемся, что результаты позволят рассказать полную историю.

Сначала не спешите сравнивать с заголовком Intel 18A, сначала посмотрите на N+3 по сравнению с N6. Смогла ли SMIC достичь более мелкого металлического шага в N+3 по сравнению с N6? Простой ответ: да, смогла.

Внутренний минимальный интервал между металлами в Kirin 9030 составляет 32,5 нанометра, тогда как наименьший интервал между металлами на базе N6 в Helio G99 — 40 нанометров, что представляет собой значительную разницу.

Но «более тонкие линии» относятся к плотности, то есть к количеству логики, которое можно разместить в одном квадратном миллиметре, и это не говорит напрямую о качестве всей микросхемы или этого узла. Минимальный интервал между металлом — лишь одна часть уравнения; он не показывает, насколько быстро работают логические переключатели или сколько энергии потребляется.

Если смотреть только на плотность, SMIC действительно этого добилась. N+3 составляет примерно 113 миллионов транзисторов на квадратный миллиметр, а у TSMC N6 — около 108 миллионов. Таким образом, верно: последний узел SMIC на основе DUV действительно превзошел по плотности узел с использованием EUV.

Тогда, без EUV, как достичь плотности уровня EUV? Есть два способа, каждый со своей ценой.

Первый метод — многократное паттернирование. EUV позволяет нанести относительно тонкий узор за один проход. Без EUV нужно проявить большую изобретательность: сначала наносится грубый узор, затем по краям осаждается тонкий слой spacer, после чего проводится этching, и эти spacer используются в качестве новой, более тонкой маски. Это похоже на то, как нарисовать линию, затем обвести ее обеими сторонами, чтобы получить две более тонкие линии, и повторить процесс еще раз. Один цикл называется самоориентированным двойным паттернированием (SADP); термин «самоориентированное» означает, что spacer формируется автоматически вдоль существующего узора. Два цикла — это четырехкратное паттернирование (SAQP). Самый тонкий слой SMIC требует именно четырехкратной версии.

Каждый дополнительный проход добавляет еще один защитный слой, еще одну возможность для точной настройки и еще одну возможность для ошибки, повышая стоимость и снижая выход годных изделий. «Ты знаешь, что я не люблю низкий выход годных изделий.»

Второй метод — DTCO, совместная оптимизация проектирования и технологического процесса. Это означает, что проектирование чипа и технологический процесс производства больше не рассматриваются как две отдельные задачи, а оптимизируются совместно. На практике это реализуется за счет сжатия самой структуры ячейки: использование меньшего количества финов для каждого транзистора, размещение контакта затвора непосредственно над активным затвором, а не сбоку, или уменьшение расстояния изоляции между соседними ячейками.

Каждый трюк DTCO позволяет немного увеличить плотность, но каждый из них делает транзисторы более хрупкими и сложными для моделирования. Таким образом, SMIC действительно достигла плотности, сопоставимой с узлом TSMC на EUV, но за счет использования большего количества масок, большего числа этапов и большего риска отказов при brute force-подходе с DUV. Это нельзя назвать равенством.

Плотность выглядит впечатляюще, но именно здесь начинается её разрушение, поскольку площадь — это самый лёгкий параметр для изменения, в то время как энергопотребление и производительность гораздо сложнее изменить.

После того как закон Деннарда перестал действовать в середине 2000-х годов, старое правило, названное в честь Роберта Деннарда (уменьшение транзисторов приводит к более высокой скорости и меньшему потреблению энергии), перестало работать. Бесплатное масштабирование закончилось; после перехода на DTCO скорость и эффективность теперь нужно добиваться отдельно — нельзя получить и то, и другое.

Это именно то, что можно увидеть на узле SMIC N+3. Kirin 9030 Pro — относительно плотный чип, но его производительность примерно соответствует флагманским Android-процессорам трехлетней давности. По сравнению с сегодняшними лучшими решениями Apple, Qualcomm, MediaTek и Samsung, он совершенно не в одном классе. Разница в эффективности еще больше, чем разница в скорости.

Самый яркий пример — это маленькие энергоэффективные ядра Apple, действительно очень маленькие. Целочисленная производительность ядер E Apple превосходит производительность крупных ядер Prime Core от Huawei, при этом потребляя всего около 1 Вт, тогда как крупные ядра Huawei потребляют 4,5 Вт. По производительности на такт ядра Prime Core Huawei примерно соответствуют Arm Cortex-X2, разработке 2021 года. Честно говоря, это довольно достойный инженерный результат. Однако ядра Apple M1 2020 года были на 35% быстрее по производительности на такт при сопоставимом энергопотреблении. А нынешние лидеры опережают оба этих решения на несколько шагов.

Таким образом, N+3 имеет небольшое преимущество по плотности по сравнению с N6 TSMC, но N6 — это узел, который уже несколько лет назад. Apple и Qualcomm уже разрабатывают чипы на N4 и N3 — более плотные, с гораздо лучшими кривыми напряжения и частоты. В конце этого года появятся чипы на основе N2. У них больше транзисторов, каждый из которых переключается быстрее при более низком энергопотреблении. SMIC, похоже, ошиблась в выборе направления развития. Линии стали тоньше, плотность повысилась, но физические характеристики узла не успели за этим.

Сравнение N+3 и последней технологии Intel 18A делает контраст более очевидным. Теоретически 18A может достичь межметаллического шага M0 в 32 нм, что соответствует N+3. Однако в Panther Lake Intel широко использует высокопроизводительные ячейки, увеличивая межметаллический шаг до 36 нм.

Согласно проектным целям, более широкий интервал M0 также приносит преимущества с точки зрения стоимости и выхода годных изделий, поскольку снижает сложность. Но это справедливо только при наличии свободы в выборе места и способа масштабирования, что означает: заголовок «тоньше, чем у Intel» хотя и верен, не отражает конкурентоспособность. Цифры правдивы, но они измеряют не то, что определяет победителя.

По плотности транзисторов 18A явно опережает N+3, даже при немного большем межметаллическом шаге. Ведь чип — это не только плотность, а плотность — это не только межметаллический шаг M0. Подача питания с обратной стороны позволяет уменьшить межметаллический шаг на лицевой стороне, так как питание подается через заднюю поверхность чипа.

Почему тогда все все еще боятся Китая? Потому что отставание на несколько лет — это не то же самое, что полная остановка.

У SMIC есть потенциал для роста на DUV. Более тонкие нижние металлические слои, такие как M0, являются только первым металлическим слоем, за ним следует множество других слоев. Более короткие ячейки, более плотный шаг затвора. Теоретически, будущий N+4 сможет приблизиться к плотности TSMC N5, а N+5 с обратной подачей питания — достичь плотности уровня Intel 18A. Но повторюсь: речь идет только о плотности, потребление энергии и производительность не смогут догнать.

Суть в том, что сложность накапливается. Каждая оптимизация в отдельности выглядит разумно, но без EUV объединить их все невозможно — каждый новый узел становится медленнее, дороже и менее терпимым, чем предыдущий. Вы можете продолжать лезть на стену, но она будет становиться все более крутой.

Экспортные ограничения не остановили Китай, они просто изменили задачу, которую Китай решает.

И знания распространяются. SMIC было предложено лицензировать технологии N+2 и N+3 другим отечественным полупроводниковым заводам. Если этот опыт перейдет на ускорители ИИ, то точка уязвимости больше не будет представлять собой отдельный завод, подлежащий санкциям, а целую экосистему.

Краткий обзор нанометрового узла N+3 SMIC. Без EUV, без обратного питания. Более высокая сложность, более высокая стоимость, реальное отставание в эффективности. По всем ключевым показателям передовой технологии Китай не сокращает разрыв с TSMC, Intel и Samsung. Это очевидно при микроскопическом рассмотрении.

Но «отставать от передового» и «не иметь значения» — это две разные вещи. Если китайские чипы настолько хороши, что их можно использовать в телефонах, выводах, сетях и любых областях, чувствительных к безопасности, — это победа. Китаю не нужно становиться TSMC, чтобы иметь значение. Ему нужно только стать достаточно хорошим, чтобы полностью перестать нуждаться в TSMC.

Все содержимое видео предоставлено STEEL: аннотации, анализ на уровне блоков, электронные микроскопические сечения, напрямую проникающие через логику и память. В видео не раскрыто многое: полный технологический процесс, анализ материалов, измерение фин, вскрытие упаковки. Те, кто хочет глубже изучить новейший узел SMIC, могут ознакомиться с разбором SemiAnalysis — ссылка в описании видео.

Это первый публичный отчет по STEEL, и впереди будет еще много такого. Подписывайтесь, если вам нравится такой контент. «Мне очень интересно узнать ваше мнение об этом. Достаточно ли хорошо, чтобы больше не нуждаться в TSMC? Напишите мне в комментариях».