SemiAnalysis виявила, що нода N+3 SMIC має щільність, яка відповідає ноді N6 TSMC без використання EUV

Організація та компіляція: Shenchao TechFlow

Гість: Дайлан Пейтл, засновник SemiAnalysis

Ведучий: відсутній (відео з самостійним коментарем)

Джерело подкасту: SemiAnalysis

Чи обійшла Китай Intel?

Дата виходу: 20 липня 2026 року

Заява про інтереси: Це відео є поясненням першого публічного звіту лабораторії розбирання STEEL під егідою SemiAnalysis, яке безпосередньо просуває їх платні послуги розбирання. SemiAnalysis перебуває у прямій комерційній конкуренції з відомим лідером у галузі розбирання TechInsights (який зараз продається приватним інвесторам, а дохід SemiAnalysis вже перевищив дохід TechInsights). Наведений нижче матеріал точно відображає їхній технічний аналіз і не відображає позицію нашого видання.

SemiAnalysis розрізала останній флагманський чіп Huawei Kirin 9030 та виміряла найтонші металеві лінії під електронним мікроскопом. Результат виявився несподіваним: мінімальна відстань між металевими лініями на третьому поколінні 7-нанометрової технології SMIC N+3 становить лише 32,5 нанометра — менше, ніж 36 нанометрів, використовуваних Intel у своїй останній технології 18A на Panther Lake. Китайський виробник напівпровідників, якому було заборонено отримувати EUV-літографічні машини, перевершив за щільністю трасування передовий нод Intel.

Але SemiAnalysis сама попереджає у своєму звіті, що це число навмисно обране. N+3 дійсно наздогнав TSMC N6 за щільністю транзисторів, але за це довелося заплатити чотирикратним патернінгом, більшою кількістю масок, вищими витратами та нижчою виходністю; продуктивність і споживання енергії значно відстали —麒麟 9030, ймовірно, лише відповідає флагманським Android-процесорам трьох років тому. Іншими словами, китайські чіпи ще на кілька років позаду, але відставання не означає блокування. Експортні обмеження не зупинили Китай, а лише змінили завдання. Останнє речення у відео найбільш варте уваги: Китаю не потрібно наздогнати TSMC — достатньо стати настільки хорошим, щоб взагалі перестати потребувати TSMC.

Щодо того дивовижного заголовка з цифрою

• Китайський виробник відділених від найсучасніших інструментів, без EUV, досяг щільності трасування на 10% вищу, ніж у передового EUV-узла Intel.
• Мінімальна відстань між металами — лише частина густини; вона не показує, наскільки швидко працюють логічні перемикачі чи скільки електроенергії вони споживають.
• Це число справжнє, але воно вимірює не те, що визначає переможця.

Як досягти густини, подібної до EUV, без EUV?

• EUV дозволяє вам одним пострілом отримати дуже детальний малюнок. Без EUV потрібно бути креативнішим.
• Кожен додатковий прохід додає ще один захисний покрив, ще одну можливість вирівнювання та ще одну можливість помилки, що збільшує витрати та знижує вихід добрих виробів.
• SMIC дійсно за допомогою силового методу досяг густини DUV на рівні EUV, але це коштувало більше фотомасок, більше етапів та більшої ймовірності невдач. Це не рівний бій.

Щодо вирівнювання щільності та відставання продуктивності

• Лінії стали тоншими, густота зросла, але фізична інфраструктура вузлів не встигла за цим.
• Ті маленькі енергоефективні ядра Apple показали цілочисельну продуктивність, яка перевершила величезні ядра Huawei, при цьому споживаючи лише 1 Вт, тоді як великі ядра Huawei витрачають 4,5 Вт.
• SMIC, мабуть, вибрав неправильний напрямок.

Про те, чому люди все ще бояться Китаю

• Відставати на кілька років — це не те саме, що застрягти і не рухатися.
• Ви можете продовжувати лазити через стіну, але вона стане все крутішою.
• Експортні обмеження не зупинили Китай, а лише змінили задачу, яку Китай розв’язує.

Щодо справжнього вирішального ходу

• Китаю не потрібно стати TSMC, щоб мати сенс. Їм потрібно лише стати достатньо добрими, щоб зовсім не потребувати TSMC.

Наразі світ напівпровідникового виробництва поділений на дві групи: ті, хто має EUV-літографічні машини, і ті, хто їх не має. Втрата EUV є очевидним недоліком для Китаю, але наскільки велика ця виробнича різниця?

Це чіп HiSilicon Kirin 9030, який встановлений у найновішому флагманському смартфоні Huawei. Кілька тижнів тому SemiAnalysis розрізала його та помістила під електронний мікроскоп, щоб виміряти найтонші провідники всередині чіпа — металевий інтервал. Результати виявилися неочікуваними.

Внутрішній мінімальний металевий інтервал麒麟 9030 становить лише 32,5 нанометра, що менше, ніж у Panther Lake, який використовує нову інтелівську ноду 18A. Китайський виробничий підприємство, яке було позбавлене доступу до найсучасніших інструментів і EUV, має щільність трасування на 10% вищу, ніж у провідної EUV-ноди Intel.

У цьому відео потрібно зрозуміти три речі: як SMIC зміг досягти цього без EUV; чому менша ширина ліній не завжди означає краще; і чому, навіть залишаючись на кілька років позаду, Китай вже став важливим гравцем на столі виробництва власних виробів.

Спочатку розглянемо, звідки взялися ці цифри та виміри, бо це саме по собі досить цікаво.

SemiAnalysis створила лабораторію з розбирання, яка називається STEEL — SemiAnalysis Teardown Engineering and Evaluation Lab. Розбирання, як випливає з назви, полягає у фізичному розбиранні найсучасніших чіпів світу з метою зворотного інжинірингу того, як вони виготовлені. Протягом останніх приблизно двадцяти років цим могла займатися лише одна компанія, але зараз це вже не так.

Отже, все, що ви побачите далі: перерізи, ширину ліній, кількість транзисторів — все це безпосередньо від STEEL.

На «операційному столі» знаходиться Kirin 9030 — флагманський SoC від Huawei, виготовлений за допомогою третього покоління 7-нанометрової технології SMIC, внутрішній код N+3, і це найсучасніша технологія в Китаї на даний момент.

Але окремо взята цифра не має сенсу — потрібен еталон. Тому STEEL також розібрав ще один чіп — MediaTek Helio G99, недорогий SoC для смартфонів, виготовлений за технологією TSMC N6. Причина проста: TSMC N6 і SMIC 7 нм N+3 приблизно на одному рівні, в одній категорії вузлів. Один виготовлений за допомогою найкращого західного обладнання, інший — в Китаї, за умов експортного обмеження. Помістивши обидва чіпи під один і той самий мікроскоп, сподіваємося, що зможемо розповісти повну історію.

Спочатку не порівнюйте з заголовком про Intel 18A, а подивіться на N+3 порівняно з N6. Чи досяг SMIC меншої відстані між металевими шарами в N+3 порівняно з N6? Проста відповідь: так, досяг.

Внутрішній мінімальний металевий інтервал麒麟 9030 становить 32,5 нанометра, тоді як найменший металевий інтервал Helio G99 на базі N6 — 40 нанометрів, що є значною різницею.

Але «тонші лінії» стосуються щільності — тобто скільки логіки можна розмістити в квадратному міліметрі, і це не вказує безпосередньо на загальну якість цього чіпа або цього ноду. Мінімальна відстань між металами — лише частина рівняння; вона не показує, наскільки швидко працюють логічні перемикачі чи скільки електроенергії вони споживають.

Якщо дивитися лише на щільність, SMIC дійсно це зробив. N+3 становить приблизно 113 мільйонів транзисторів на квадратний міліметр, а тайванська TSMC N6 — приблизно 108 мільйонів. Отже, так, останній DUV-нод SMIC має більшу щільність, ніж один з EUV-нодів.

Тоді, якщо немає EUV, як досягти густини рівня EUV? Є два способи, кожен з яких має свою ціну.

Перший прийом — багатократне патернування. EUV дозволяє за один раз отримати відносно дрібний патерн. Без EUV потрібно бути креативнішим. Спочатку наносять грубий патерн, потім по краях осаджують тонкий шар spacer, потім етчать, використовуючи ці spacer як новий, більш дрібний маску. Це схоже на те, як намалювати лінію, обвести її з обох сторін, щоб отримати дві більш тонкі лінії, а потім повторити цей процес. Один цикл називається самосинхронізованим подвійним патернуванням (SADP), оскільки spacer утворюється самостійно вздовж існуючого патерну. Два цикли — це чотирикратне патернування (SAQP). Найтонший шар SMIC вимагає саме чотирикратної версії.

Кожен додатковий прохід додає ще один захисний екран, ще одну спробу налаштування та ще одну можливість помилки, збільшуючи витрати та знижуючи вихід добрих виробів. «Ти знаєш, що я не люблю низький вихід добрих виробів.»

Другий прийом — DTCO (спільна оптимізація проектування та технологічного процесу). Це означає, що проектування чіпа та технологічний процес виробництва більше не розглядаються як два окремі завдання, а оптимізуються разом. На практиці це реалізується шляхом зменшення розміру клітинної структури: використання меншої кількості плавників для кожного транзистора, розміщення контакту затвору безпосередньо над активним затвором, а не збоку, або зменшення ізоляційного проміжку між сусідніми клітинами.

Кожен трюк DTCO дозволяє зекономити трохи площі, але кожен з них робить транзистори більш хрупкими та складнішими для моделювання. Отже, SMIC дійсно наздогнав TSMC за щільністю на їхньому EUV-узлі, але за рахунок використання більшої кількості масок, більшої кількості етапів та більшої ймовірності невдач при brute force DUV. Це не можна вважати рівним результатом.

Густина виглядає досить вражаюче, але саме це й є місцем, де все починає руйнуватися. Бо площа — це найлегший параметр для зміни, тоді як споживання енергії та продуктивність значно складніші.

З того часу, як закон Деннара перестав діяти в середині 2000-х, старе правило, назване на честь Роберта Деннара (менші транзистори — швидші та енергоефективніші), більше не працює. Ця безкоштовна масштабування завершилася; після переходу на DTCO швидкість та ефективність потрібно досягати окремо — неможливо мати і те, і інше.

Це саме те, що можна побачити на вузлі SMIC N+3. Kirin 9030 Pro — відносно щільний чіп, але його продуктивність приблизно відповідає флагманським пристроям Android три роки тому. У порівнянні з найкращими рішеннями сьогодні від Apple, Qualcomm, MediaTek та Samsung, вони взагалі не на одному рівні. Різниця в ефективності ще більша, ніж різниця в швидкості.

Найбільш яскравий приклад — це маленькі ефективні ядра від Apple, справді дуже маленькі. Цілочисельна продуктивність E-ядрів Apple перевищує продуктивність великих ядер Prime Core від Huawei, при цьому споживаючи лише близько 1 Вт, тоді як великі ядра Huawei витрачають 4,5 Вт. За продуктивністю на такт, великі ядра Prime Core від Huawei приблизно відповідають рівню Arm Cortex-X2 — дизайну 2021 року. Щиро кажучи, це досить гідний інженерний розв’язок. Але Apple M1 2020 року, за аналогічного споживання потужності, була на 35% швидшою за такт. А нинішні лідери в цій галузі значно випереджають обидва ці рішення.

Отже, N+3 має незначну перевагу за щільністю порівняно з TSMC N6, але N6 — це вже технологічний процес кілька років минулого. Apple та Qualcomm вже виробляють чіпи на N4, N3 — вони щільніші, а криві напруги та частоти значно кращі. У кінці цього року з’являться чіпи на основі N2. У них більше транзисторів, і кожен з них перемикається швидше при нижчому споживанні енергії. SMIC, схоже, вибрав неправильний напрямок розвитку. Лінії стали тоншими, щільність зросла, але фізичні характеристики вузла не встигли за цим.

Порівняйте N+3 і найновішу 18A від Intel — контраст стає ще помітнішим. Теоретично 18A може досягти міжметалічного інтервалу 32 нм, що відповідає N+3. Однак у Panther Lake Intel широко використовує високопродуктивні клітинки, тому міжметалічний інтервал збільшено до 36 нм.

Згідно з проектними цілями, більш вільний інтервал M0 також приносить переваги щодо витрат і виходу доброї продукції, оскільки зменшує складність. Але це справедливо лише тоді, коли у вас є вільний вибір, де і як зменшувати, що означає: заголовок «тонше, ніж у Intel» хоча й правдивий, не свідчить про конкурентоспроможність. Цифри правдиві, але вони вимірюють те, що не визначає переможця.

Щодо щільності транзисторів, 18A явно перевершує N+3, навіть якщо інтервали між металами трохи більші. Бо, як і чіпи — це не лише щільність, а й щільність — це не лише інтервал металу M0. Зворотне живлення дозволяє зробити інтервали металу на передній стороні меншими, оскільки живлення надходить зі зворотного боку чіпа.

Тоді чому всі все ще бояться Китаю? Бо відставання на кілька років і повна зупинка — це дві різні речі.

SMIC ще має простір для росту на DUV. Більш дрібні нижні метали, наприклад M0, є лише першим металевим шаром, а потім йдуть ще багато шарів. Більш короткі комірки, більш щільний шаг решітки. Теоретично, майбутній N+4 зможе досягти щільності рівня TSMC N5, а N+5 зі зворотним живленням — щільності рівня Intel 18A. Але ще раз підкреслюю: це лише щільність, споживання потужності та продуктивність не встигають.

Суть у тому, що складність накопичується. Кожна оптимізація окремо виглядає логічно, але без EUV, щоб об’єднати їх усі, кожен новий нод стає повільнішим, дорожчим і менш терпимим. Ви можете продовжувати лізти по стіні, але стіна буде ставати все крутішою.

Експортні обмеження не зупинили Китай, а лише змінили задачу, яку Китай має вирішити.

І знання поширюються. SMIC було вимагано надати ліцензії на N+2 і N+3 іншим вітчизняним виробникам відтисків. Якщо цей досвід технологій потрапить на прискорювачі ШІ, точка уразливості більше не буде зосереджена на окремій фабриці, яку можна санкціонувати, а стосуватиметься цілої екосистеми.

Швидкий огляд виробничого процесу SMIC 7 нм N+3. Без EUV, без живлення зі спинки. Вища складність, вища вартість, реальна різниця в ефективності. За всіма ключовими показниками передового рівня, Китай не наближається до TSMC, Intel та Samsung. Це добре видно під мікроскопом.

Але «відставати від передових» і «не мати значення» — це дві різні речі. Якщо китайські чіпи настільки хороші, що їх можна використовувати у смартфонах, висновках, мережах, будь-яких сферах, де важлива безпека, — це перемога. Китаю не потрібно стати TSMC, щоб мати значення. Їм потрібно лише стати настільки хорошими, щоб повністю не потребувати TSMC.

Всі матеріали у відео надані STEEL: анотації, аналіз на рівні блоків, електронні мікроскопічні зображення, що прямо перетинають логіку та пам’ять. У відео багато речей не розгорнуто: повний технологічний процес, аналіз матеріалів, вимірювання ребер, розбір упаковки. Якщо хочете глибокого аналізу останнього ноду SMIC, перегляньте розбірку від SemiAnalysis — посилання у описі відео.

Це перший публічний звіт STEEL, і звісно, з’являться ще більше. Якщо вам подобається такий контент — підпишіться. «Мені дуже цікаво почути вашу думку про це. Чи достатньо добре, щоб більше не потрібна була TSMC? Напишіть мені в коментарях».