Narodowy czempion Chin powraca i ma ogromne ambicje. Mówi się o "momencie Sputnika"

• Biuro Polityczne Komunistycznej Partii Chin po raz kolejny wskazało SI jako jeden z długoterminowych priorytetów rozwojowych.
• Huawei tworzy łańcuchy dostaw obejmujące cały proces projektowania i produkcji układów scalonych.
• Chiny informują o kolejnych sukcesach w produkcji coraz wydajniejszych mikroprocesorów.
• Wśród osiągnięć ma być opracowanie własnej metody litografii w technologi skrajnego ultrafioletu (EUV). Do tej pory jedynym liczącym się graczem na tym polu był holenderski ASML.

Comiesięczna sesja studyjna Politbiura - "zarządczego", najwęższego organu partii komunistycznej - 25 kwietnia poświęcona była SI. W jej trakcie przewodniczący Chińskiej Republiki Ludowej Xi Jinping po raz kolejny wskazał na konieczność "skoncentrowania zasobów w celu sprostania wyzwaniom związanym z podstawowymi technologiami, takimi jak wysokiej klasy chipy i bazowe oprogramowanie".

Chińskie kierownictwo ma ambicje stworzenia kompleksowego ekosystemu SI, niezależnego od USA i innych państw świata. Drugim istotnym zagadnieniem jest upowszechnianie korzystania z SI w społeczeństwie. Tym sposobem Pekin jasno zadeklarował wsparcie dla rodzimej branży półprzewodników.

Huawei narodowym czempionem?

Standardową chińską praktyką jest tworzenie narodowych czempionów. Dzięki szerokiemu wsparciu ze strony państwa firmy tego rodzaju nie tyle zdobywają dominującą pozycję na rynku, co zaspokajają konkretne potrzeby władz, a następnie rozpoczynają zagraniczną ekspansję.

Huawei był takim czempionem w dziedzinie telekomunikacji. Jednak od czasu objęcia amerykańskimi sankcjami firma znacznie rozszerzyła swoją działalność, a jej doświadczenia telekomunikacyjne okazują się przydatne w branży półprzewodników.

Z napływających informacji można wnioskować, że ambicje wspieranego przez władze Huawei są gigantyczne. Celem jest stworzenie kompleksowego łańcucha dostaw obejmującego wszystkie etapy projektowania i produkcji półprzewodników z wytwarzaniem maszyn litograficznych włącznie.

Jak wynika z komercyjnie dostępnych zdjęć satelitarnych amerykańskiej Planet Labs, w Shenzhenie - gdzie znajduje się kwatera główna Huawei - już wiosną 2022 r. ruszała budowa trzech dużych zakładów produkcji półprzewodników. Cały projekt miał otrzymać wsparcie władz miasta.

Bezpośrednio do Huawei należy jeden obiekt, gdzie wytwarzane mają być 7 nm układy scalone dla smartfonów i opracowane z myślą o SI chipy rodziny Ascend.

Dwa pozostałe zakłady należą do producenta sprzętu do wytwarzania półprzewodników SiCarrier oraz SwaySure, producenta pamięci. Oficjalnie Huawei odcina się od związków z oboma podmiotami. Jak jednak dowodzi Financial Times, obie firmy od samego początku były wspierane przez giganta, który pomagał im zbierać fundusze, dzielił się wiedzą, a nawet delegował do nich swoich pracowników. W pobliżu znajdują się jeszcze dwa zakłady należące do producentów układów logicznych Pengxinwei i Shenzhen Pensun. Według władz amerykańskich obie firmy są powiązane z Huawei.

Kompletny ekosystem

Według Financial Times to wierzchołek góry lodowej. W różnym stopniu z Huawei powiązane mają być Tanke Blue, producent potrzebnego do wytwarzania wafli krzemowych węglika krzemu czy wytwórcy chipów pamięci, obwodów logicznych i chipów zasilania: SiEn, Fujian Jinhua i Pengjin, a także projektant półprzewodników HiSilicon. Z kolei poprzez SiCarrier koncern ma być powiązany z Zhuhai Jishi, wytwórcą chemikaliów potrzebnych do produkcji półprzewodników, Yulangsheng, dostawcą maszyn litograficznych i Changguang Jizhi, dostarczającym optykę. Daje to obraz kompleksowego ekosystemu produkcji półprzewodników, połączenia zdolności przedsiębiorstw TSMC, SK Hynix, ASML i Nvidii. Chiny więc chcą wytworzyć cały autonomiczny łańcuch wartości, który poza ChRL jest udziałem firm z Tajwanu, Korei Południowej, Niderlandów czy USA.

Na tym nie koniec. Huawei inwestuje w budowę zakładów produkcji półprzewodników w Szanghaju, Ningbo i Qingdao. Szerokiego wsparcia w tych projektach miały udzielić SMIC i Shanghai Micro Electronics Equipment. Trudno wyobrazić sobie by obie firmy zgodziły się wspierać konkurenta bez nacisków ze strony władz. Szczególnie po tym, gdy Huawei miał w poprzednich latach podbierać im doświadczonych inżynierów.

Jest też druga strona medalu. Huawei zdecydował się prawdopodobnie na szersze zaangażowanie w produkcję półprzewodników, ponieważ był niezadowolony z produktów dostarczanych przez chińskie firmy, w tym SMIC. Ambicje firmy widać też w wydatkach na badania i rozwój. Jak wynika z raportów finansowych, od 2020 r. Huawei przeznacza na ten cel ponad 20 mld dolarów rocznie. W 2024 r. było to blisko 25 mld USD.

Kolejne sukcesy

Chińskie firmy zdobyły już mocną pozycję na rynku mniej zaawansowanych układów scalonych. Często umykają one uwadze rządowych programów rozwoju branży jako mniej perspektywiczne, niemające kluczowego znaczenia z punktu widzenia SI i innych zaawansowanych technologii. Są one jednak na szeroką skalę wykorzystywane w sprzęcie RTV i AGD, samochodach czy przemyśle zbrojeniowym. Ich produkcja pozwala też zdobyć cenne doświadczenie.

Jednak dla rządzących w Pekinie najważniejsze są najnowocześniejsze mikrochipy potrzebne do rozwoju SI. Zaprojektowany przez Huawei, a wytwarzany przez SMIC Ascend 910C ma być porównywalny z H100 Nvidii. Przypomnijmy, że H100 to procesor graficzny (GPU), najpotężniejszy obecnie na rynku, zaprojektowany specjalnie do zastosowań związanych ze sztuczną inteligencją. H100 zawiera 80 miliardów tranzystorów, czyli 6 razy więcej niż jego poprzednik, układ A100.

Firma z Shenzhen miała dokonać kolejnego kroku rozpoczynając w kwietniu dostawy zaawansowanych "klastrów" chipów SI CloudMatrix 384.

Najbardziej popularnym klastrem jest obecnie NVL72 Nvidii, łączący 72 chipy GB200. W CloudMatrix 384 Huawei miał połączyć aż 384 procesory, aby tym sposobem zrekompensować ich słabsze parametry. Zastosowaniu technologii optycznej miało zapewnić sprawniejsze funkcjonowanie klastra. Według Huawei CloudMatrix ma o 67 proc. większą moc obliczeniową niż NVL72 i trzykrotnie większą sumaryczną pojemność pamięci.

Chińska branża półprzewodników osiągnęła kolejny sukces, jest jednak kilka "ale". Jak twierdzi Dylan Patel z firmy analitycznej SemiAnalysis, CloudMatrix zużywa więcej energii. To najbardziej rzucający się w oczy skutek zastosowania pięciokrotnie większej liczby chipów niż w układzie Nvidii. Oprócz tego oprogramowanie Huaweia wymaga znacznie większego nakładu pracy informatyków. Z tych powodów koszty eksploatacji CloudMaster mogą być od trzech do pięciu razy wyższe niż dla NVL72. Chiński klaster jest też znacznie droższy, 8,2 mln dolarów wobec 3 mln dolarów.

W stronę skrajnego ultrafioletu

Jednym z kluczowych wyzwań dla rozwoju chińskiej branży półprzewodników jest odcięcie poprzez amerykańskie sankcje dostępu do maszyn litograficznych pracujących w technologii skrajnego ultrafioletu (EUV). Ich jedynym dostawcą jest holenderski ASML. Stąd zainteresowanie alternatywnymi rozwiązaniami, jak proces N+2 opracowywany przez SMIC. Nie oznaczało to rezygnacji z prób stworzenia własnego EUV.

Być może przełom osiągnięto w marcu tego roku. Zespół naukowców z Szanghajskiego Instytut Optyki i Mechaniki Precyzyjnej Chińskiej Akademii Nauk opublikował wówczas na łamach Chinese Journal of Lasers wyniki swoich badań. Naukowcom udało się uzyskać wytwarzane laserowo plazmowe źródło światła EUV, kluczową technologię w maszynach litograficznych ASML.

Nie powinno być tutaj zaskoczenia. Zespołem kieruje uznany fizyk Lin Nan, były pracownik holenderskiej firmy. Lin wrócił do Chin w 2021 r., zachęcony rządowym programem ściągania do kraju talentów z kluczowych dziedzin. Fizyk wykorzystał swoje doświadczenia, ale testuje własne rozwiązania. W maszynach ASML podstawą są lasery molekularne oparte na dwutlenku węgla. Zespół Lina wykorzystał laser w innej technologii.

Lasery molekularne oferują większa wydajność. Z drugiej strony cechują się dużymi rozmiarami, niską sprawnością i wysokimi kosztami eksploatacji. Zdaniem Lina przyszłość należy do dynamicznie rozwijających się laserów półprzewodnikowych, dzięki którym maszyny litograficzne EUV staną się mniejsze i tańsze, tak w produkcji jak eksploatacji.

Osobną kwestią jest pytanie. jak szybko uda się skomercjalizować tę technologię. Po chińskiej stronie internetu mówi się o "momencie Sputnika" w produkcji półprzewodników. Pojawiły się nawet doniesienia, że Huawei rozpocznie produkcję w technologii EUV już w przyszłym roku. Sam Lin i jego zespół są znacznie ostrożniejsi. W swoim artykule zapowiadają jedynie dalsze badania.

Coraz większy nacisk na budowę niezależności w dziedzinie półprzewodników

Nacisk na budowę niezależności w dziedzinie półprzewodników rośnie nie tylko z powodu rywalizacji z USA. Kolejnym powodem jest stały wzrost zapotrzebowania ze strony projektów SI. Również ta technologia otrzymała od władz priorytet, a chińskie firmy chętnie podjęły wyzwanie. Chiński DeepSeek na stałe zadomowił się już w krajowej administracji, ale konkurencja nie składa broni. W kwietniu Alibaba wprowadziła narzędzie SI Qwen3, według zapewnień twórców lepsze od DeepSeeka, amerykańskiego ChatGPT i Groka ze stajni Elona Muska.

Za priorytetami i zapotrzebowaniem idą pieniądze. Można więc mówić o prawdziwej bonanzie w sektorze półprzewodników w Chinach. Według ocen banku Morgan Stanley w dziedzinie procesorów graficznych (GPU), szeroko stosowanych przy SI, Chiny osiągnęły w ubiegłym roku samodzielność na poziomie 34 proc. Do 2027 r. poziom ten ma wzrosnąć do 82 proc.

Jednak współprezes SMIC, Zhao Haijun studzi nastroje. Wprawdzie firma zamierza w najbliższych latach zainwestować przeszło 7 mld dolarów w rozwój mocy produkcyjnych, ale zdaniem Zhao chiński przemysł w dającej się przewidzieć przyszłości będzie w stanie pokryć "co najmniej 30 proc." krajowego zapotrzebowania na wszystkie półprzewodniki. Współprezes SMIC zwraca uwagę na niestabilną sytuację na rynku i wojnę handlową z USA jako poważne wyzwania dla stworzenia kompleksowego ekosystemu planowanego przez władze.

Trudno jeszcze oceniać skutki amerykańskich sankcji. Jeśli ich celem było spowolnienie rozwoju Chin, mogły osiągnąć częściowy sukces. Na pewno zmusiły tamtejsze firmy do niezależnego poszukiwania rozwiązań. Huawei i SMIC dostały bardzo dobre warunki rozwoju: duże państwowe granty oraz ograniczenie zagranicznej konkurencji - ta bowiem została osłabiona przez sankcje. Nie oznacza to wyeliminowania zagranicznych półprzewodników, biznes ich przemytu również rozwija się dynamicznie.