SMIC startet Tests der ersten in China entwickelten Immersionslithografie-Anlage

Chinas größter Chipproduzent SMIC hat mit Tests an der ersten im Land entwickelten Immersionslithografie-Maschine begonnen – ein Schritt, der den technologischen Rückstand des Landes zumindest teilweise aufholen könnte. Während Branchenführer wie TSMC und Samsung längst auf hochmoderne EUV-Systeme von ASML setzen, mit denen sie Chips im 2-nm-Bereich fertigen, ist China durch US-Sanktionen von dieser Technologie abgeschnitten.

Seit Jahren wurde spekuliert, ob es chinesischen Unternehmen gelingt, eigene Lithografiemaschinen zu bauen. Nun scheint es, als ob die ersten realen Ergebnisse sichtbar werden.

Das neue Gerät ist eine DUV-Maschine (Deep Ultraviolet) mit Immersionstechnik, entwickelt von Shanghai Yuliangsheng Technology Co., einem Unternehmen mit Verbindungen zu Huawei. Nach aktuellen Berichten testet SMIC diese Maschine bereits. Die meisten Bauteile stammen aus China, einige wenige werden jedoch noch importiert. Das erklärte Ziel: in Zukunft komplett auf heimische Komponenten zu setzen, um so die Sanktionen zu umgehen und die technologische Eigenständigkeit zu sichern.

Um die Bedeutung dieses Schrittes einzuordnen, lohnt ein Blick auf die Grundlagen. Lithografiemaschinen bilden das Herzstück jeder Chipfertigung. Sie projizieren winzige Schaltkreismuster auf Silizium-Wafer. Bei klassischer Technik entsteht zwischen Linse und Wafer ein Luftspalt, der die Auflösung mindert. Die Immersionslithografie ersetzt diesen Luftspalt durch hochreines Wasser. Dadurch wird die numerische Apertur erhöht und die Präzision der Abbildung steigt erheblich. Mit dieser Methode lassen sich feinere Strukturen erzeugen – entscheidend, wenn Milliarden von Transistoren auf einem Chip Platz finden müssen.

Die Yuliangsheng-Maschine schafft aktuell Chips im 28-nm-Verfahren bei einfacher Belichtung. Zum Vergleich: ASML brachte bereits 2008 mit der Twinscan NXT:1950i eine ähnliche Maschine auf den Markt. Dennoch ist die chinesische Version ein strategischer Meilenstein, weil sie erstmals lokal gefertigt wurde. Mit multiplen Belichtungen könnte diese DUV-Technik theoretisch auch Strukturen im 7-nm- oder 5-nm-Bereich ermöglichen. Doch das Verfahren hat Schattenseiten: höhere Kosten, potenzielle Überlagerungsfehler (Overlay Errors) und Probleme mit ungleichmäßigen Abständen (Pitch Walking). All das senkt die Ausbeute und verteuert die Produktion.

Das langfristige Ziel ist ambitioniert: eine eigene EUV-Anlage, am besten als High-NA-Version, die 2-nm-Chips ermöglicht. Damit könnte China in direkte Konkurrenz zu TSMC und Samsung treten. Bis dahin muss das Land aber erst beweisen, dass es Immersions-DUV zuverlässig beherrscht – ein notwendiger Zwischenschritt auf dem langen Weg zur technologischen Unabhängigkeit.

Wie dringend dieser Fortschritt ist, zeigte zuletzt Huawei. 2023 überraschte der Konzern die Branche mit dem Mate 60 Pro, ausgestattet mit dem Kirin 9000S, gefertigt im 7-nm-Prozess bei SMIC. Damit kehrte erstmals seit Jahren ein hauseigener High-End-Chip mit 5G in Huaweis Flaggschiffe zurück. Zuvor mussten Modelle wie das Mate 50 oder die P-Serie auf abgespeckte Snapdragon-Chips ohne 5G zurückgreifen. Doch solche Erfolge sind ohne eigene Lithografie-Technik schwer zu wiederholen – hier setzt SMICs Kooperation mit Yuliangsheng an.

Experten schätzen, dass SMIC die Maschine ab etwa 2027 produktiv einsetzen könnte, zunächst für 28-nm-Chips. Das liegt zwar eine Generation hinter den Weltmarktführern, wäre aber ein wichtiger Meilenstein. Die eigentliche Bewährungsprobe wird sein, die Produktionsausbeute zu steigern und den Schritt zu kleineren Strukturgrößen ohne ausländische Technologie zu schaffen.

Unterm Strich ist der aktuelle Test also beides: ein Zeichen der Begrenzung und zugleich ein Durchbruch. Begrenzung, weil China noch weit hinter den Spitzenreitern liegt. Durchbruch, weil erstmals eine heimische Maschine im Praxiseinsatz steht. Ob daraus eine eigenständige Lithografie-Industrie erwächst, die China auf Augenhöhe mit den Weltmarktführern bringt, werden die nächsten Jahre zeigen.