سیمی اینالسس کا ٹیئرڈاؤن ظاہر کرتا ہے کہ SMIC کا N+3 نوڈ Intel کے 18A کے میٹل پچ کے مطابق ہے

مہمان: ڈیلن پیٹل، سیمی اینالسس کے بانی

میزبان: کوئی نہیں (آزاد تشریح ویڈیو)

پاڈک سرچ: SemiAnalysis

کیا چین نے ایٹل کو شکست دے دی؟

ایئر ڈیٹ: 2026ء کی 20 جولائی

اعلان فائدہ: یہ ویڈیو SemiAnalysis کے زیر انتظام STEEL ڈیسیکشن لیب کی پہلی عوامی رپورٹ کی وضاحت ہے، جو ان کے ادائیگی والے ڈیسیکشن پروڈکٹس کو فوری طور پر فروغ دیتی ہے۔ SemiAnalysis اور قدیمی ڈیسیکشن بڑے TechInsights کے درمیان براہ راست تجارتی مقابلہ ہے (جو اب پرائیویٹ ایکوٹی کے ذریعے فروخت کے لیے ہے، جبکہ SemiAnalysis کی آمدنی TechInsights سے زیادہ ہو چکی ہے)۔ مندرجہ بالا مواد ان کے ٹیکنیکل تجزیہ کو اصل حالت میں پیش کرتا ہے اور اس کا مطلب یہ نہیں کہ یہ رائے ہمارا موقف ہے۔

سیمی اینالیسس نے ہواوی کے نئے فلگ شپ چپ کِرین 9030 کو کاٹ کر الیکٹرانک مائیکروسکوپ کے ذریعے سب سے پتلا معدنی لائن کی چوڑائی کا جائزہ لیا۔ نتیجہ حیران کن تھا: SMIC کی تیسری نسل 7 نینومیٹر ٹیکنالوجی N+3 کی کم سے کم معدنی فاصلہ صرف 32.5 نینومیٹر تھا، جو Intel کی نئی 18A ٹیکنالوجی پر Panther Lake پر استعمال ہونے والے 36 نینومیٹر سے زیادہ تنگ تھا۔ ایک ایسی چینی وافل فیکٹری جسے EUV لیتھوگرافی مشینوں کی فراہمی سے روک دیا گیا تھا، اس نے Intel کے لیڈنگ نوڈ پر براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست براہ راست بраہ راست برآمد کر دیا۔

لیکن سیمی اینالیسس نے اپنی رپورٹ میں ہی اس بات کا اشارہ کیا ہے کہ یہ عدد مصنوعی طور پر چنا گیا ہے۔ N+3 حقیقت میں تریسک کے N6 کے ساتھ ٹرانزسٹر ڈینسٹی میں برابری کر لیتا ہے، لیکن اس کی قیمت چار بار پیٹرننگ، زیادہ ماسکس، زیادہ لاگت اور کم یاٹ ریٹ ہے؛ اور پرفارمنس اور طاقت کے معاملے میں یہ پیچھے رہ جاتا ہے، جس سے لیون 9030 تقریباً تین سال پہلے کے اینڈرائڈ فلگشپ کے برابر ہے۔ سادہ الفاظ میں، چین کے چپس اب بھی کئی سال پیچھے ہیں، لیکن پیچھے رہنا مطلب نہیں کہ روک دیا گیا۔ برآمد پابندیاں چین کو روک نہیں پائیں، صرف اس نے ایک نئی سوال تبدیل کر لیا۔ ویڈیو کا آخری جملہ سب سے زیادہ غور طلب ہے: چین کو تریسک کے ساتھ برابر نہیں آنا پڑتا، صرف اس بات کافی ہے کہ وہ اتنا اچھا ہو جائے کہ اسے تریسک کی ضرورت نہ رہے۔

اس حیرت انگیز عنوان کے عدد کے بارے میں

EUV کے بغیر EUV لیول ڈینسٹی کیسے حاصل کی جائے

ڈینسٹی ایکوائلائزیشن اور پرفارمنس میں پیچھے رہ جانا کے بارے میں

لوگوں کو چین سے کیوں ڈر لگتا ہے

حقیقی فتح یا شکست کا کلیدی عنصر

ابھی، سیمی کنڈکٹر تیار کرنے کا عالم دو گروہوں میں تقسیم ہے: جن کے پاس EUV لیتھوگرافی مشینیں ہیں اور جن کے پاس نہیں ہیں۔ EUV کا فقدان چین کے لیے واضح نقصان ہے، لیکن یہ تیاری کا فرق دراصل کتنا بڑا ہے؟

یہ ایک هواوی کیرن 9030 چپ ہے، جو ہواوی کے نئے فلگشیپ فون میں استعمال ہوتی ہے۔ کچھ ہفتے پہلے، SemiAnalysis نے اسے کاٹ کر الیکٹرانک مائیکرواسکوپ کے نیچے رکھا اور چپ کے اندر سب سے پتلا تار، یعنی میٹل اسپیسنگ کا پیمانہ لیا۔ جو نتیجہ آیا، وہ حیران کن تھا۔

کیلی 9030 کا اندر کا سب سے چھوٹا معدنی فاصلہ صرف 32.5 نینومیٹر ہے، جو پینتھر لیک سے بھی چھوٹا ہے، جبکہ پینتھر لیک Intel کے نئے 18A نوڈ کا استعمال کرتا ہے۔ ایک چینی ویفر فیکٹری جسے اعلیٰ ٹولز سے روک دیا گیا ہے اور جس کے پاس EUV نہیں ہے، اس کی وائرنگ ڈینسٹی Intel کے لیڈنگ EUV نوڈ سے تقریباً 10 فیصد زیادہ تنگ ہے۔

اس ویڈیو میں تین باتیں واضح کریں گے: SMIC کے پاس EUV نہ ہونے کے باوجود وہ کیسے کام کر رہا ہے؛ کیوں پتلا تر لائن ہمیشہ بہتر نہیں ہوتا؛ اور کیوں چین، چھوٹے سالوں کی پیچھے رہنے کے باوجود، ویفر تیاری کے میدان میں ایک اہم کھلاڑی بن چکا ہے۔

سب سے پہلے یہ بتائیں کہ یہ اعداد و شمار اور پیمائشیں بالکل کہاں سے آتی ہیں، کیونکہ یہ خود بخود کافی دلچسپ ہے۔

سیمی اینالیسس نے ایک ٹیک ڈاؤن لیب بنایا ہے، جس کا نام STEEL ہے، جس کا مکمل نام SemiAnalysis Teardown Engineering and Evaluation Lab ہے۔ ٹیک ڈاؤن کا مطلب ہے کہ دنیا کے سب سے جدید چپس کو فزیکل طور پر الگ کر کے ان کے بننے کا طریقہ ایکٹر کرنا۔ پچھلے تقریباً بیس سالوں تک، اس کام کو بڑے پیمانے پر صرف ایک کمپنی ہی کرتی تھی، لیکن اب ایسا نہیں ہے۔

تو جو بھی آپ آگے دیکھیں گے، سیکشن، لائن وِڈتھ، ٹرانزسٹر کی تعداد، سب کچھ براہ راست STEEL سے آیا ہے۔

"آپریشن ٹیبل" پر کی لین 9030 ہے، ہواوی کا فلگشپ SoC، جو SMIC کی تیسری نسل کے 7 نینومیٹر پروسیس پر مبنی ہے، جس کا اندر کا کوڈ نام N+3 ہے، اور یہ اب تک چین کا سب سے جدید پروسیس ہے۔

لیکن ایک ڈیجیٹل نمبر صرف اپنے آپ میں کوئی مطلب نہیں رکھتا، اس کے لیے ایک حوالہ درکار ہوتا ہے۔ اس لیے STEEL نے ایک اور چپ، میڈیاٹیک Helio G99، جو ایک سستے فون کا SoC ہے اور TSMC N6 پروسیس پر بنایا گیا ہے، کو بھی الگ کیا۔ وجہ بہت آسان ہے: TSMC N6 اور SMIC کا 7 نینومیٹر N+3 تقریباً ایک ہی سطح، ایک ہی لیول کا نوڈ ہیں۔ ایک مغرب کے بہترین ڈیوائسز سے بنایا گیا ہے، دوسرا چین میں، برآمد پابندیوں کے تحت بنایا گیا ہے۔ دونوں کو ایک ہی مائیکرواسکوپ کے نیچے رکھنے سے، امید ہے کہ مکمل کہانی سامنے آئے گی۔

ابھی Intel 18A کے عنوان کے ساتھ ت порت کرنے کی ضرورت نہیں، اس سے پہلے N+3 کا N6 سے موازنہ کریں۔ کیا SMIC کا N+3 N6 کے مقابلے میں مزید باریک میٹل اسپیسنگ حاصل کر پایا؟ آسان جواب ہے، ہاں۔

کیشین 9030 کا اندر کا کم سے کم معدنی فاصلہ 32.5 نینومیٹر پایا گیا، جبکہ N6 پر مبنی ہیلیو G99 کا سب سے باریک معدنی فاصلہ 40 نینومیٹر ہے، جس میں کافی فرق ہے۔

لیکن "لائنیں پتلا ہونا" کا مطلب ڈینسٹی ہے، یعنی ایک مربع ملی میٹر میں کتنے منطقی گیٹس فٹ جاسکتے ہیں، اور یہ براہ راست اس چپ یا اس نوڈ کے کل کوالٹی کو ظاہر نہیں کرتا۔ مینیمم میٹل سپیسنگ صرف اس معادلے کا ایک حصہ ہے، جو یہ نہیں بتاتا کہ منطقی سوئچ کتنے تیز چلتے ہیں یا کتنی بجلی استعمال کرتے ہیں۔

mật độ کے لحاظ سے، SMIC نے بالفعل ایسا کیا ہے۔ N+3 تقریباً ہر مربع میٹر میں 113 ملین ٹرانزسٹر ہیں، جبکہ TSMC N6 تقریباً 108 ملین ہیں۔ تو ہاں، SMIC کا نئاترین DUV نوڈ، حقیقت میں ایک EUV نوڈ سے زیادہ ڈینسٹی رکھتا ہے۔

تو EUV کے بغیر، EUV لیول کی ڈینسٹی کیسے حاصل کی جائے؟ دو طریقے ہیں، جن میں سے ہر ایک کا اپنا قیمت ہے۔

پہلا طریقہ متعدد پیٹرننگ ہے۔ EUV آپ کو ایک ہی شاٹ میں نسبتاً تفصیلی پیٹرن بنانے کی اجازت دیتا ہے۔ EUV کے بغیر، آپ کو زیادہ تخلیقی ہونا پڑے گا۔ اس کا طریقہ یہ ہے کہ پہلے ایک خشک پیٹرن بنائیں، پھر اس کے کناروں پر ایک پتلا spacer ڈال دیں، پھر اسے ایٹچ کر دیں، اور ان spacers کو ایک نئے، زیادہ باریک ماسک کے طور پر استعمال کریں۔ اس کا طریقہ ایک لائن بنانے کے بعد اس کے دونوں کناروں کو ڈھونڈنا اور دو زیادہ باریک لائنیں حاصل کرنا ہے، اور پھر دوبارہ دہرائیں۔ ایک بار کرنے کو خود مطابقتی دوہرائی پیٹرننگ (SADP) کہتے ہیں، جس میں "خود مطابقتی" اس لئے کہ spacer خود ہی موجودہ پیٹرن کے مطابق تشکیل پا جاتا ہے۔ دو بار کرنے سے چارگنا پیٹرننگ (SAQP) بن جاتا ہے۔ SMIC کا سب سے باریک لیر اس چارگنا ورژن کی ضرورت رکھتا ہے۔

ہر ایک اضافی بار چلنے سے ایک اضافی روشنی کا کور، ایک اضافی ایلمینٹ، اور ایک اضافی غلطی کا موقع ملتا ہے، جس سے لاگت زیادہ ہوتی ہے اور یونٹ کی کوالٹی کم ہوتی ہے۔ "تم جانتے ہو کہ مجھے کم یونٹ کوالٹی پسند نہیں۔"

دوسرا طریقہ DTCO ہے، جس میں ڈیزائن اور پروسیس کو مل کر بہتر بنایا جاتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ چپ ڈیزائن اور تیاری کے عمل کو الگ الگ مسائل نہیں سمجھا جائے، بلکہ انہیں ایک ساتھ بہتر بنایا جائے۔ عملی طور پر، یہ اس کے لیے ہوتا ہے کہ یونٹ کے لے آؤٹ کو کم کیا جائے: ہر ٹرانزسٹر کم فنگس کے ساتھ استعمال کیا جائے، گیٹ کنٹیکٹ کو سرگرم گیٹ کے اوپر براہ راست لگایا جائے نہ کہ اس کے ایک طرف، یا پڑوسی یونٹس کے درمیان الگائی کی فاصلہ کم کیا جائے۔

ہر DTCO ٹرک کچھ رقبہ بچاتا ہے، لیکن ہر ایک ٹرانزسٹر کو زیادہ کمزور اور ماڈل کرنے میں زیادہ مشکل بناتا ہے۔ اس لیے SMIC حقیقت میں TSMC کے EUV نوڈ کے ساتھ ڈینسٹی میں برابری کر گیا ہے، لیکن اس کے لیے زیادہ ماسک، زیادہ مراحل، اور زیادہ ناکامی کے امکانات کے ساتھ DUV کو بریو فورس کیا ہے۔ یہ برابری نہیں ہے۔

ڈینسٹی زیادہ متاثر کن لگتی ہے، لیکن یہی اس کے ٹوٹنے کی وجہ بھی ہے۔ کیونکہ رقبہ سب سے آسان تبدیل کرنے والا پہلو ہے، جبکہ طاقت کا استعمال اور کارکردگی بہت مشکل ہوتی ہیں۔

جب 2000 کے وسط میں ڈینارڈ اسکیلنگ لازمیہ ختم ہو گئی، تو رابرٹ ڈینارڈ کے نام پر رکھی گئی پرانی قاعدہ (ٹرانزسٹر چھوٹے ہوئے تو تیز اور بجلی کم استعمال کرتے ہیں) ختم ہو گئی۔ وہ مفت اسکیلنگ ختم ہو چکی ہے، DTCO کے بعد، رفتار اور کارکردگی کے لیے الگ الگ جدوجہد کرنی پڑتی ہے، آپ ایک ساتھ دونوں حاصل نہیں کر سکتے۔

یہ بالکل SMIC N+3 نوڈ پر دیکھا جا سکتا ہے۔ کیرن 9030 پرو ایک نسبتاً گھنٹا چپ ہے، لیکن اس کی کارکردگی تقریباً تین سال پہلے کے اینڈرائیڈ فلگشپ کے برابر ہے۔ آج کے ایپل، کوالکام، میڈیاٹیک اور سامسنگ کے بہترین مدلز کے مقابلے میں یہ بالکل مختلف سطح پر ہے۔ کارکردگی کا فرق سپیڈ کے فرق سے زیادہ ہے۔

سب سے عام مثال آئی فون کے چھوٹے چھوٹے انرجی ایفیشینٹ کورز ہیں، جو واقعی بہت چھوٹے ہیں۔ آئی فون کے E-کورز نے ہواوی کے بڑے پرائم کورز کو انٹیجر پرفارمنس میں شکست دے دی، اور صرف تقریباً 1 واٹ بجلی استعمال کی، جبکہ ہواوی کے بڑے کورز کو 4.5 واٹ درکار ہوتے ہیں۔ ہر کلاک پرفارمنس کے حساب سے، ہواوی کا پرائم کور تقریباً Arm Cortex-X2 کے سطح پر ہے، جو 2021 کا ڈیزائن ہے۔ سچ بولوں تو، یہ کافی عزت کا مسئلہ ہے۔ لیکن آئی فون کا 2020 کا M1، اسی طرح کی طاقت استعمال کرتے ہوئے ہر کلاک پرفارمنس میں تقریباً 35 فیصد تیز تھا۔ اور موجودہ لیڈنگ گروپ دونوں سے کئی قدم آگے ہے۔

تو N+3 کی ڈینسٹی میں TSMC N6 کے مقابلے میں ہلکا سا فائدہ ہے، لیکن N6 پہلے ہی کئی سال پرانا نوڈ ہے۔ ایپل اور کوالکام N4، N3 پر چپس بنارہے ہیں، جو زیادہ ڈینس ہیں اور وولٹیج فریکوئنسی کریو بھی بہت بہتر ہے۔ اس سال کے آخر میں N2 پر مبنی چپس بھی آرہی ہیں۔ ان کے پاس زیادہ ٹرانزسٹرز ہیں، اور ہر ایک کم طاقت میں تیزی سے سوئچ ہوتا ہے۔ SMIC نے غلط ابعاد کا تعاقب کیا ہے۔ لائنز پتلا ہوگئے، ڈینسٹی بڑھ گئی، لیکن نوڈ کا فزکل ڈیزائن پیچھے رہ گیا۔

N+3 اور Intel کے نئے 18A کو ایک ساتھ رکھنے پر فرق زیادہ واضح ہوتا ہے۔ نظری طور پر، 18A 32 نینومیٹر کے M0 میٹل اسپیسنگ تک پہنچ سکتا ہے، جو N+3 کے برابر ہے۔ لیکن Panther Lake پر، Intel نے زیادہ پرفارمنس والے یونٹس کا استعمال کیا ہے، جس کی وجہ سے میٹل اسپیسنگ بڑھا کر 36 نینومیٹر کر دیا گیا ہے۔

ڈیزائن کے مقاصد کے مطابق، زیادہ آزاد M0 انٹرول بھی لاگت اور یونٹ فیصد میں فائدہ لاتا ہے کیونکہ یہ پیچیدگی کو کم کرتا ہے۔ لیکن اس کا شرط یہ ہے کہ آپ کے پاس یہ آزادی ہو کہ آپ کہاں اور کیسے سکیل کریں، جس کا مطلب ہے کہ "Intel سے بھی پتلا" جیسا عنوان سچ ہے، لیکن مقابلہ کی صلاحیت کا اظہار نہیں کرتا۔ اعداد و شمار سچ ہیں، لیکن وہ جو چیز پر نظر رکھتے ہیں، وہ فاتح کا تعین نہیں کرتے۔

ٹرانزسٹر ڈینسٹی کے لحاظ سے، 18A N+3 کو واضح طور پر پیچھے چھوڑ دیتا ہے، چاہے میٹل اسپیسنگ تھوڑا زیادہ ہو۔ کیونکہ جیسے چپ صرف ڈینسٹی نہیں ہوتی، اور ڈینسٹی صرف M0 میٹل اسپیسنگ نہیں ہوتی۔ بیک سائیڈ پاور سپلائی آپ کو فرانت سائیڈ میٹل اسپیسنگ کو چھوٹا بنانے کی اجازت دیتی ہے، کیونکہ پاور کنکشن چپ کے پیچھے سے داخل ہوتے ہیں۔

تو پھر لوگ چین سے کیوں ڈرتے ہیں؟ کچھ سال پیچھے رہ جانا اور مکمل طور پر رک جانا دو الگ باتیں ہیں۔

SMIC کے DUV پر اب بھی کچھ ترقی کا امکان ہے۔ مزید باریک نچلی دھاتیں، جیسے M0 صرف پہلی دھاتی تہ ہے، اس کے بعد کئی تہیں ہیں۔ مزید مختصر یونٹس، مزید کم گیٹ اسپیسنگ۔ دستاویزات کے مطابق، مستقبل کا N+4 تقریباً TSMC کے N5 لیول کی ڈینسٹی تک پہنچ سکتا ہے، جبکہ بیک سائیڈ پاور سپلائی والے N+5 کی ڈینسٹی Intel 18A لیول تک پہنچ سکتی ہے۔ لیکن دوبارہ کہتے ہیں، صرف ڈینسٹی کے لحاظ سے، طاقت کا استعمال اور پرفارمنس ابھی پیچھے ہے۔

اصل بات یہ ہے کہ مشقت جمع ہوتی جاتی ہے۔ ہر بہتری الگ الگ دیکھنے پر منطقی لگتی ہے، لیکن EUV کے بغیر ان سب کو ایک ساتھ جوڑنا ممکن نہیں، اور ہر نیا نوڈ پچھلے سے زیادہ سستا، مہنگا اور کم برداشت کرنے والا ہوتا ہے۔ آپ دیوار پر چڑھتے رہ سکتے ہیں، لیکن دیوار صرف اور صرف زیادہ تیز ہوتی جائے گی۔

ایکسپورٹ کنٹرول نے چین کو روکا نہیں، صرف ایک اور سوال بدل دیا جو چین حل کر رہا ہے۔

اور علم پھیل رہا ہے۔ SMIC کو N+2 اور N+3 کو دیگر گھریلو ویفر فیکٹریوں کو لائسنس دینے کا مطالبہ کیا گیا ہے۔ اگر یہ پروسیس کے تجربات AI ایکسلریٹرز تک پہنچ گئے، تو کھینچنے کا نقطہ صرف ایک ہی ویفر فیکٹری نہیں رہے گا جسے سزا دی جا سکتی ہے، بلکہ پورا ایک生态系统 ہو جائے گا۔

SMIC کے 7 نینومیٹر N+3 نوڈ کا تیزی سے جائزہ لیں۔ کوئی EUV نہیں، ابھی تک بیک سائیڈ پاور ڈیلیوری نہیں۔ اس کی پیچیدگی زیادہ، لاگت زیادہ، اور کارکردگی کا فرق واضح ہے۔ سامنے والے تمام اہم معیارات کے لحاظ سے، چین تائیوان سیمیکنڈکٹر مینوفیکچرنگ کورپوریشن، Intel اور Samsung کے ساتھ فاصلہ نہیں بڑھا رہا۔ مائیکروسکوپ کے نیچے یہ بنیادی بات واضح ہے۔

لیکن "پیچھے رہنا" اور "اہمیت نہ رکھنا" دو الگ باتیں ہیں۔ اگر چینی چپس اتنے اچھے ہو جائیں کہ انہیں فون، انفرینس، نیٹ ورک، اور کسی بھی حساس حفاظتی شعبے میں استعمال کیا جا سکے، تو یہ جیت ہے۔ چین کو ٹی وی ایس کے برابر بننا ضروری نہیں۔ انہیں صرف اتنے اچھے بننا ہے کہ وہ کبھی بھی ٹی وی ایس کی ضرورت محسوس نہ کریں۔

ویڈیو میں تمام مواد STEEL سے ماخوذ ہے: ڈائی اینوٹیشن، بلاک لیول کا تجزیہ، اور ٹرانزسٹر کے لاجک اور اسٹوریج کو براہ راست کاٹنے والے الیکٹران مائیکروسکوپ سیکشن۔ ویڈیو میں کئی چیزیں مکمل طور پر نہیں بیان کی گئیں: مکمل پروسیسنگ فلو، مٹیریل اینالسس، فن میٹر، اور پیکیجنگ ڈیسیمبل۔ SMIC کے نئے نوڈ کی حقیقی گہرائی تک جانے کے لیے، آپ SemiAnalysis کے ڈیسیمبل آرٹیکل دیکھ سکتے ہیں، جس کا لنک ویڈیو کے تفصیلات میں دیا گیا ہے۔

یہ STEEL کی پہلی عوامی رپورٹ ہے، اور اس کے بعد بھی مزید رپورٹس آئیں گی۔ اگر آپ کو اس قسم کا مواد پسند ہے تو سبسکرائب کریں۔ "میں آپ کے خیالات جاننا چاہوں گا کہ یہ کتنا اچھا ہے کہ ہمیں TSMC کی ضرورت نہ ہو۔ کامیابی کا درجہ کتنا ہے؟ نیچے کمنٹس میں بتائیں۔"

ترتیب اور ترجمہ: شن چاؤ ٹیک فلو