Huawei y SMIC avanzan hacia chips de 5 nm

[3dpoder]

SMIC, el mayor fabricante chino de semiconductores, avanza con paso firme en su intento de producir circuitos integrados de 5 nm, y lo hace después de más de dos años de pruebas y ajustes que ponen a prueba la paciencia de cualquiera. Mientras tanto, la empresa no camina sola, Huawei acompaña cada paso, comparte riesgos y celebra cada pequeña victoria, consciente de que el dominio de esta tecnología puede cambiar las reglas del juego.

Un viaje en compañía de Huawei

La colaboración con Huawei no es casualidad; ambas compañías unen sus recursos porque saben que los retos se multiplican a medida que los transistores se hacen más pequeños. La doctora Kim, experta en fabricación de chips con experiencia en Samsung y actualmente investigadora en TSMC, confirma que SMIC está lista para entrar en fase de producción, aunque señala sin tapujos que el rendimiento por oblea apenas roza el 30 %. Ese dato, que pareciera un jarro de agua fría, es en realidad un punto de partida obligatorio cuando se estrena un nodo litográfico tan ambicioso.

El rendimiento por oblea, ese enemigo silencioso

En cualquier fábrica de chips una oblea nunca sale perfecta, siempre hay núcleos que fallan y deben descartarse. En nodos nuevos el porcentaje de éxito es tímido y mejora poco a poco. Las grandes como TSMC o Samsung alcanzan rendimientos superiores al 90 % cuando la litografía madura, pero los primeros meses suelen moverse en torno al 50 %. SMIC, atrapada hoy en un 30 %, necesita superar al menos el 70 % para que la operación resulte rentable y para que Huawei pueda instalar sus futuros procesadores sin que el precio se dispare.

SAQP es la llave que abre y cierra puertas

El truco detrás de estos 5 nm se llama SAQP, o Self-Aligned Quadruple Patterning, una versión extrema del multiple patterning. La idea consiste en exponer la misma oblea varias veces para dibujar líneas más finas de lo que la óptica permite en una sola pasada, algo parecido a pintar un mural con plantillas muy pequeñas, se logra mayor detalle, pero cada nuevo paso aumenta los riesgos y los costes. SMIC ya usa esta táctica en sus chips de 7 nm y ahora la lleva un nivel más allá, consciente de que es la única vía posible mientras las sanciones de Estados Unidos le cierren el acceso a los equipos de ultravioleta extremo de ASML.

Mirando hacia los 3 nm y los nanotubos de carbono

El horizonte no se detiene en los 5 nm. Un informe taiwanés asegura que SMIC planea fabricar semiconductores de 3 nm con transistores GAA en 2026, siempre para Huawei. No contenta con ello, la firma china ya prueba en laboratorio diseños basados en nanotubos de carbono, una alternativa exótica que promete superar las limitaciones del silicio. Si esos ensayos prosperan, la tecnología pasará a SMIC, que deberá traducirla a producción masiva, un reto casi tan grande como inventarla.

La presión de las sanciones como motor creativo

Todo este esfuerzo titánico nace de una simple restricción, sin los escáneres de ultravioleta extremo de ASML, China debe exprimir hasta la última gota de sus equipos de ultravioleta profundo. La necesidad agudiza el ingenio, y aunque el camino sea más caro y menos eficiente, Huawei y SMIC convierten cada obstáculo en una razón para innovar. El rendimiento pobre, lejos de desanimar, les recuerda que cada mejora aporta competitividad frente a rivales como TSMC o Samsung.

Un espejo para la comunidad 3D

Quien frecuenta el foro reconoce paralelismos entre estas litografías y el trabajo con programas como Blender, 3ds Max o ZBrush, capas que se alinean al micrómetro igual que mapas UV que deben casar a la perfección, simulaciones de flujo térmico renderizadas con Cycles para prever hotspots y animaciones que muestran electrones desplazándose como si fueran partículas en un sistema de partículas real. En ambos mundos, un pequeño desplazamiento arruina la escena, y un ajuste de décimas resulta en un render limpio o en un chip inservible.

Al final, SMIC se deja la piel afinando un proceso que apenas regala tres de cada diez chips, mientras nosotros protestamos porque un render tarda cinco minutos más de lo esperado. Quién diría que, vistos así, los nanómetros tienen mucho de terapia contra la impaciencia.

[Forense 3D]

La gestión térmica se vuelve un desafío crítico al reducir la litografía.

Una mayor densidad de transistores en un área menor genera focos de calor intensos que, si no se disipan con eficacia, pueden llevar a throttling y reducir drásticamente el rendimiento sostenido y la vida útil del componente.

La compatibilidad del ecosistema es una barrera enorme.

Un nodo de fabricación avanzado requiere [b]librerías de IP], [b]herramientas de diseño] y [b]software de optimización] igualmente avanzados y probados.

La falta de un ecosistema maduro puede resultar en bajos rendimientos de producción y funcionalidades limitadas en el chip final.

La [b]durabilidad y fiabilidad a largo plazo] bajo estrés es una incógnita inicial.

Los procesos en nodos frontera suelen presentar mayores tasas de fallos infantiles y desgaste acelerado por electromigración.

Garantizar la estabilidad del producto a lo largo de su ciclo de vida requiere un periodo extenso de pruebas y validación en el mundo real.