SemiAnalysis, SMIC'in N+3 node'unun EUV olmadan TSMC N6 yoğunluğunu eşlediğini ortaya koydu

Düzenleme ve Derleme: Shenchao TechFlow

Konuk: Dylan Patel, SemiAnalysis kurucusu

Sunucu: Yok (bağımsız yorumlu video)

Podcast Kaynağı: SemiAnalysis

Çin tam olarak Intel'i geçti mi?

Yayın tarihi: 2026年7月20日

Kâr Bildirimi: Bu video, SemiAnalysis'ın STEEL ayrıştırma laboratuvarının ilk açık raporunun yorumudur ve doğrudan ücretli ayrıştırma ürünlerini tanıtmaktadır. SemiAnalysis, eski bir ayrıştırma devi olan TechInsights ile doğrudan ticari rekabette bulunmaktadır (TechInsights, özel sermaye tarafından satılmakta olup, SemiAnalysis'ın geliri TechInsights'ı aştı). Aşağıdaki içerik, teknik analizlerini sadık bir şekilde sunmaktadır ve bu yayın tarafından benimsenmemiştir.

SemiAnalysis, Huawei'nin en yeni üst düzey çipini麒麟 9030'u açtı ve elektron mikroskobu altında en ince metal hat genişliğini ölçtü. Sonuç beklenmedikti: SMIC'in üçüncü nesil 7 nanometre üretim süreci N+3'ün en küçük metal aralığı yalnızca 32,5 nanometre, Intel'in Panther Lake'de kullandığı 36 nanometrelik en son 18A sürecinden daha dar. EUV litografi makinesi tedarikinin kesildiği bir Çin çip fabrikası, bağlantı yoğunluğunda Intel'in öncü düğümünü geçti.

Ancak SemiAnalysis, kendi raporunda bu sayının kasıtlı olarak seçildiğini hatırlattı. N+3, dört katlı desenleme, daha fazla maske, daha yüksek maliyet ve daha düşük verimlilik maliyetiyle TSMC'nin N6'sına transistor yoğunluğunda eşitlendi; performans ve güç tüketimi ise geride kaldı, Kirin 9030 muhtemelen üç yıl önceki bir Android üst sınıf cihaza denk geliyor. Yani Çin çipleri hâlâ birkaç yıl geride, ancak geride kalmak demek tıkanmak değil. İhracat kısıtlamaları Çin'i durduramadı, sadece başka bir soru sundu. Videonun son cümlesi en çok düşünülmesi gereken: Çin, TSMC'yi geçmek zorunda değil, sadece TSMC'ye tamamen ihtiyaç duymayacak kadar iyi olmak yeterli.

O inanılmaz başlık numarası hakkında

• EUV olmadan en ileri araçlardan kesilen bir Çin çip fabrikası, Intel'in öncü EUV düğümünden yaklaşık %10 daha sık bağlantı yoğunluğuna sahip.
• En küçük metal aralığı, yoğunluğun sadece bir parçasıdır ve lojik anahtarların ne kadar hızlı çalıştığını veya ne kadar elektrik tükettiğini açıklayamaz.
• Bu sayı gerçek, ancak neyi ölçtüğü, kimin kazandığını belirlemez.

EUV olmadan EUV yoğunluğuna nasıl ulaşılır

• EUV, ince bir desen çıkarmak için yaklaşık bir atışla yardımcı olur. EUV olmadan, daha yaratıcı olmanız gerekir.
• Her ek adım, daha fazla ışık koruması, daha fazla hizalama ve daha fazla hata olasılığı anlamına gelir, maliyet daha yüksektir ve verimlilik daha düşüktür.
• SMIC, DUV'yu EUV yoğunluğuna çıkarmak için brute force yöntemini kullandı, ancak bu, daha fazla maske, daha fazla adım ve daha fazla başarısızlık olasılığı anlamına geldi. Bu, eşit bir durum sayılmaz.

Yoğunluk eşitlenmesi ve performans gerilemesi hakkında

• Çizgi inceleşti, yoğunluk arttı, ancak düğümlerin fiziksel yapısı bunu takip etmedi.
• Apple'ın küçük verimlilik çekirdekleri, tam sayı performansı Huawei'nin büyük çekirdeklerini geçti ve sadece 1 watt enerji tüketti, Huawei'nin büyük çekirdekleri 4,5 watt tüketti.
• SMIC, yanlış boyutta takip edildi.

Neden hâlâ Çin'den korkuluyor

• Yıllar geride kalmak ve tamamen durmak iki farklı şeydir.
• Duvara tırmanmaya devam edebilirsiniz, ancak duvar giderek daha dikleşecektir.
• İhracat kontrolleri Çin'i durduramadı, sadece Çin'in çözmeye çalıştığı bir soruyu değiştirdi.

Gerçek kazanç anahtarı hakkında

• Çin, TSMC olmak zorunda değil; sadece TSMC'ye tamamen ihtiyaç duymayacak kadar iyi olmak zorunda.

Şu anda yarı iletken üretimi dünyası, EUV litografi makinesine sahip olanlar ve olmayanlar olmak üzere ikiye bölünmüştür. Çin için EUV'nin eksikliği açık bir dezavantajdır, ancak bu üretim farkı tam olarak ne kadar büyüktür?

Bu, Huawei'nin en yeni üst düzey telefonunda kullanılan HiSilicon Kirin 9030 çipi. Birkaç hafta önce SemiAnalysis, bu çipi açtı ve elektron mikroskobu altında, çip içindeki en ince iletkenler olan metal aralıklarını ölçtü. Elde edilen sonuç şaşırtıcıydı.

Kirin 9030'ün en küçük metal aralığı yalnızca 32,5 nanometredir ve bu, Intel'in tamamen yeni 18A düğümünü kullanan Panther Lake'den daha küçüktür. En ileri araçlardan kesilmiş ve EUV olmayan bir Çinli çip fabrikası, Intel'in öncü EUV düğümünden yaklaşık %10 daha yoğun bir yol yoğunluğuna sahiptir.

Bu videoda üç şeyi anlamalısınız: SMIC'nin EUV olmadan nasıl bunu başardığı; neden daha ince hatlar her zaman daha iyi anlamına gelmiyor; ve yıllar geride olsa da Çin'in çip üretimi masasında önemli bir oyuncu haline nasıl geldiğine dair.

Bu sayıların ve ölçümlerin tam olarak nereden geldiğini önce anlatayım, çünkü bu olay kendisi oldukça ilginç.

SemiAnalysis, SemiAnalysis Teardown Engineering and Evaluation Lab (STEEL) adlı bir拆解 laboratuvarı kurdu.拆解, adından da anlaşılacağı gibi, dünyanın en gelişmiş çiplerini fiziksel olarak açıp, nasıl üretildiğini tersine mühendislik yoluyla anlamaktır. Geçtiğimiz yaklaşık yirmi yıl boyunca bunu ölçeklenebilir şekilde yapabilen neredeyse tek şirketti; şimdi değil.

Bu yüzden şimdiye kadar göreceğiniz tüm şeyler, kesit, hat kalınlığı, transistör sayısı doğrudan STEEL'den gelmektedir.

"Ameliyat masasında" yer alan麒麟 9030, Huawei'in üst düzey SoC'sidir ve SMIC'in üçüncü nesil 7 nanometre üretim sürecine dayanmaktadır; dahili kod adı N+3'tür ve şu anda Çin'in en gelişmiş üretim sürecidir.

Ancak bir sayı yalnız başına anlamsızdır; bir referansa ihtiyaç vardır. Bu nedenle STEEL, aynı zamanda MediaTek Helio G99 adlı, TSMC N6 prosesini kullanan ucuz bir telefon SoC'sini de parçaladı. Nedeni basittir: TSMC N6 ve SMIC'in 7 nanometre N+3 prosesi yaklaşık olarak aynı kategoride, aynı seviyede bir düğümdür. Birisi batıdaki en iyi ekipmanlarla üretilirken, diğeri Çin'de, ihracat kontrolleri altında üretilir. İki çip aynı mikroskop altında karşılaştırıldığında, umulur ki tam bir hikâye ortaya çıkar.

Önce Intel 18A başlığıyla karşılaştırmaya başlamayın, önce N+3’ü N6 ile karşılaştırın. SMIC’in N+3’ü, N6’dan daha ince bir metal aralığı sağladı mı? Basit cevap: sağladı.

Kirin 9030'ün içsel en küçük metal aralığı 32,5 nanometre olarak ölçüldü, N6 tabanlı Helio G99'in en ince metal aralığı ise 40 nanometredir; fark oldukça belirgindir.

Ancak "daha ince hat" ifadesi, bir milimetre kareye kaç mantık hücresi sığdırılabileceğini gösteren yoğunluktur ve bu, çipin veya bu nodun genel performansını doğrudan yansıtmaz. Minimum metal aralığı, denklemin sadece bir parçasıdır; mantık anahtarlarının ne kadar hızlı çalıştığını veya ne kadar elektrik tükettiğini açıklamaz.

Yoğunluğa bakıldığında, SMIC gerçekten bunu başardı. N+3, yaklaşık olarak milimetre kare başına 113 milyon transistör, TSMC N6 ise yaklaşık 108 milyon. Yani doğru, SMIC'in en son DUV düğümü, bir EUV düğümünden daha yüksek yoğunluğa sahip.

EUV olmadan EUV seviyesindeki yoğunluğu nasıl elde edersiniz? İki yöntem var, her birinin kendi maliyeti var.

İlk yöntem çoklu desenlemedir. EUV, nispeten ince bir desenin tek bir atışla oluşturulmasını sağlar. EUV olmadan, daha yaratıcı olmak gerekir. İlk olarak kaba bir desen çıkarılır, kenarlara ince bir spacer katmanı biriktirilir, ardından aşındırma yapılır ve bu spacers yeni, daha ince bir maske gibi kullanılır. Bir çizgi çizin, kenarlarını iki kez çizerek daha ince iki çizgi elde edin ve bunu tekrarlayın. Bir kez yapmak, kendine uyumlu çift desenleme (SADP) olarak adlandırılır; "kendine uyumlu" denmesinin nedeni, spacers'ın mevcut desenler boyunca otomatik olarak oluşmasıdır. İki kez yapmak, kendine uyumlu dörtlü desenleme (SAQP) olur. SMIC'in en ince katmanı, dörtlü versiyonu gerektirir.

Her adımı daha fazla geçmek, daha fazla ışık kalkanı, daha fazla hedefleme ve daha fazla hata olasılığı anlamına gelir, maliyet daha yüksektir, verim daha düşüktür. "Verimin düşük olmasını sevmem."

İkinci yöntem DTCO'dur, tasarım ve üretim sürecinin eşzamanlı optimizasyonudur. Bu, çip tasarımını ve üretim prosesini iki ayrı sorun olarak değil, birlikte optimize etmek anlamına gelir. Pratikte bu, hücre yerleşimini sıkıştırmakla gerçekleşir: her transistör daha az fin kullanır, gate kontaktını aktif gate'in yanına değil doğrudan üstüne yerleştirir veya komşu hücreler arasındaki izolasyon aralığını daraltır.

Her DTCO tekniği biraz alan kazandırsa da, her biri transistörleri daha kırılgan ve daha zor modelleme yapar. Bu nedenle SMIC, gerçekten TSMC'nin EUV düğümüyle yoğunlukta eşitlendi, ancak bunu daha fazla maske, daha fazla adım ve daha fazla başarısızlık olasılığıyla DUV'yi brute force etmek suretiyle başardı. Bu, eşitlik sayılır değil.

Yoğunluk etkileyici görünüyor, ancak tam olarak bu noktada başlıyor çöküşü. Çünkü alan, değiştirilmesi en kolay boyut; tüketim ve performans çok daha zor.

2000’lerin ortalarında Dennard ölçeklendirme yasası geçersiz hale geldikten sonra, Robert Dennard’ın adını taşıyan eski kural (transistörler küçüldükçe daha hızlı ve daha az enerji tüketir) sona erdi. Bu ücretsiz ölçeklendirme bitti; DTCO sonrası hız ve verimlilik ayrı ayrı kazanılmalı, balık ve ayı eti aynı anda elde edilemez.

Bu tam olarak SMIC N+3 nodunda görülebilen durum. Kirin 9030 Pro, nispeten yoğun bir çiptir, ancak performansı yaklaşık üç yıl önceki Android üst sınıf cihazlarla karşılaştırılabilir. Bugün Apple, Qualcomm, MediaTek ve Samsung'un en iyi modelleriyle karşılaştırıldığında tamamen farklı bir seviyede. Verimlilik farkı, hız farkından daha büyüktür.

En tipik örnek, Apple’ın gerçekten çok küçük verimlilik çekirdekleridir. Apple’ın E çekirdekleri, Huawei’nin büyük çekirdeği Prime Core’un tam sayı performansını geçti ve sadece yaklaşık 1 watt enerji tüketti; Huawei’nin büyük çekirdeği ise 4,5 watt tüketiyor. Saat başına performansa göre, Huawei’nin Prime Core’u yaklaşık olarak 2021 yılı tasarımı olan Arm Cortex-X2 seviyesinde. Dürüst olmak gerekirse, bu oldukça saygın bir mühendislik. Ancak Apple’ın 2020 yılı M1 çekirdeği, benzer bir güç tüketiminde saat başına performans açısından yaklaşık %35 daha hızlıydı. Şu anda lider grup, bu ikisinden bile birkaç adım önde.

Bu nedenle N+3, yoğunluk açısından TSMC N6'ya karşı hafif bir avantaja sahip, ancak N6 zaten birkaç yıl önceki bir düğüm. Apple ve Qualcomm, daha yoğun ve voltaj-sıklık eğrisi çok daha iyi olan N4 ve N3 üzerinde çipler üretiyor. Bu yılın sonunda N2 tabanlı çipler de gelecek. Onların daha fazla transistörü var ve her biri daha düşük güç tüketimiyle daha hızlı anahtarlanıyor. SMIC, yanlış bir boyutta yakalamaya çalışıyor. Hatlar inceleşti, yoğunluk arttı, ancak düğümün fiziksel özellikleri yoluna ulaşmadı.

N+3 ve Intel'in en yeni 18A'sını bir araya getirdiğinizde, fark daha belirgin hale gelir. Teorik olarak 18A, 32 nanometre M0 metal aralığına ulaşabilir, bu da N+3 ile aynı seviyededir. Ancak Panther Lake üzerinde, Intel yüksek performanslı hücrelere yoğun bir şekilde başvurmuş ve metal aralığını 36 nanometreye çıkarmıştır.

Tasarım hedeflerine göre, daha gevşek M0 aralığı, karmaşıklığı azalttığı için maliyet ve verimlilik avantajları sağlar. Ancak bu, nerede ve nasıl küçülteceğinize dair özgür olmanızı gerektirir; bu da "Intel'den daha ince" başlığının doğru olmasına rağmen rekabet avantajını ifade edemeyeceği anlamına gelir. Rakamlar doğrudur, ancak ölçülen şey, kimin kazanacağını belirlemez.

Transistör yoğunluğu açısından, 18A, metal aralığı hafifçe daha geniş olsa bile N+3'ü açıkça geride bırakıyor. Çünkü çip sadece yoğunluk değil, yoğunluk da sadece M0 metal aralığı değil. Arka planda güç sağlanması, güç bağlantılarının çipin arka tarafından girmesini sağlayarak ön plandaki metal aralığını daha küçük yapmanıza olanak tanır.

Peki neden hâlâ Çin'den korkuluyor? Birkaç yıl geride kalmak ile tamamen durmak iki farklı şeydir.

SMIC, DUV üzerinde hâlâ büyüme potansiyeline sahip. M0 gibi daha ince alt katman metalleri sadece ilk katmandır ve bundan sonra birçok katman daha vardır. Daha kısa hücreler, daha sık gate aralıkları. Kağıt üzerinde, gelecekteki N+4 yaklaşık olarak TSMC'nin N5 seviyesindeki yoğunluğa ulaşabilecek; arka planda güç sağlama ile N+5, Intel 18A seviyesindeki yoğunluğa ulaşabilir. Ancak tekrarlıyorum, sadece yoğunluk açısından; güç tüketimi ve performans bunu yakalayamaz.

Anahtar nokta, zorluğun birikimli olmasıdır. Her optimizasyon tek başına mantıklı görünür, ancak EUV bunları bir araya getirmedikçe, her yeni düğüm, bir öncekinden daha yavaş, daha pahalı ve daha az hoşgörülü olur. Duvara tırmanmaya devam edebilirsiniz, ancak duvar sadece daha dikleşecektir.

İhracat kontrolleri Çin'i durdurmamış, sadece Çin'in çözmeye çalıştığı bir soruyu değiştirmiş.

Ayrıca bilgi yayılıyor. SMIC, N+2 ve N+3 teknolojilerini diğer yerel çip fabrikalarına lisans vermek zorunda bırakıldı. Eğer bu üretim deneyimleri AI hızlandırıcılara aktarılırsa, tıkanma noktası, cezaya maruz bırakılabilecek tek bir çip fabrikası değil, tam bir ekosistem olacak.

SMIC'in 7 nanometre N+3 düğümünü hızlıca gözden geçirelim. EUV yok, arka planda güç verilmiyor. Karmaşıklık daha yüksek, maliyet daha yüksek, verimlilik farkı gerçek. Öncü seviyedeki tüm önemli göstergeler açısından, Çin, TSMC, Intel ve Samsung ile olan mesafeyi kapatamıyor. Mikroskop altında bu temel nokta açıkça görülüyor.

Ancak "öncü teknolojinin gerisinde kalmak" ile "önemsiz olmak" iki farklı şeydir. Yerel çipler, telefonlarda, çıkarımda, ağda ve güvenlik açısından hassas herhangi bir alanda kullanılabiliyorsa, bu bir zaferdir. Çin, TSMC olmak zorunda değildir; sadece TSMC'ye hiç ihtiyaç duymayacak kadar iyi olmalıdır.

Video'daki tüm içerikler STEEL: die annotasyonu, blok seviyesi analiz, doğrudan mantık ve depolamayı delip geçen elektron mikroskobu kesitlerinden oluşmaktadır. Video'da genişletilmeyen birçok şey var: tam üretim süreci, malzeme analizi, fin ölçümü, paket açma. SMIC'in en yeni düğümünü gerçekten derinlemesine incelemek isteyenler, video tanımında bulunan SemiAnalysis açma makalesine bakabilir.

Bu, STEEL'in ilk açık raporu ve bundan sonra daha fazlası kesinlikle gelecek. Bu tür içerikleri sevenler abone olabilir. "Bunun hakkında düşüncelerinizi duymak çok isterim. TSMC'ye gerek kalmadan yeterince iyi mi? Yorumlarda bana söyleyin."