Di tengah sanksi ketat dari Amerika Serikat yang membatasi akses ke teknologi semikonduktor canggih, China justru dipuji karena mencatatkan kemajuan signifikan dalam industri chip global. Perusahaan pembuat chip terbesar di China, Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), dilaporkan berhasil memproduksi chip canggih dengan teknologi fabrikasi 5 nanometer (nm) tanpa mengandalkan mesin litografi ekstrem ultraviolet (EUV) yang berasal dari Belanda. Perlu dicatat bahwa selama ini, mesin EUV dianggap sebagai alat yang diperlukan dalam pembuatan chip dengan spesifikasi ini. Menurut laporan GizmoChina, pencapaian China dicapai melalui pendekatan teknis yang berbeda dan jauh lebih rumit, menggunakan teknologi litografi lama berbasis deep ultraviolet (DUV) yang digabungkan dengan metode yang disebut Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP).
Pendekatan ini dianggap lebih rumit, mahal, dan rentan terhadap kesalahan, namun terbukti mampu menghasilkan chip 5nm yang fungsional.
Teknologi DUV (Deep Ultraviolet) dan EUV (Extreme Ultraviolet) adalah dua jenis teknik litografi berbasis cahaya yang digunakan dalam proses pembuatan semikonduktor untuk mencetak pola sirkuit kompleks pada wafer silikon. Perbedaan utama antara keduanya terletak pada panjang gelombang cahaya yang diterapkan dan tingkat ketelitian hasil cetakannya.
DUV menggunakan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih tinggi (sekitar 193 nanometer), sedangkan EUV memanfaatkan panjang gelombang cahaya yang lebih pendek (sekitar 13,5 nanometer). Oleh karena itu, EUV mampu mencetak fitur yang lebih halus dan ukuran chip yang lebih kecil dibandingkan dengan DUV, sehingga memungkinkan miniaturisasi perangkat yang lebih ekstrem.
Bagaimana SMIC menghasilkan chip 5nm tanpa EUV?
Dalam sebuah utas (thread) tersebut, Huo menguraikan cara SMIC memanfaatkan teknik multi-patterning berbasis DUV untuk menggantikan fungsi EUV, yang akses teknologinya dibatasi oleh pemerintah AS dan sekutunya. Menurut Huo, SMIC menerapkan metode SAQP (teknik untuk mencetak pola super kecil di permukaan wafer chip) untuk meniru presisi litografi EUV, meskipun proses ini jauh lebih rumit. Proses ini meliputi banyak tahap litografi dan etsa (etching), dengan akurasi yang sangat tinggi dan ketelitian teknis yang luar biasa.
Di-blacklist sejak 2020, SMIC dilarang pakai mesin EUV
Secara teori, SMIC sebenarnya tidak lagi memiliki akses langsung ke berbagai teknologi AS untuk memproduksi chip dengan arsitektur 10 nm atau yang lebih maju lagi. Hal ini terjadi setelah Semiconductor Manufacturing International Corporation masuk dalam daftar hitam “entity list” AS pada Desember 2020. Aturan tersebut juga melarang SMIC menggunakan mesin extreme ultraviolet lithography (EUV) yang diproduksi oleh perusahaan Belanda, ASML. Mesin inilah yang seharusnya digunakan untuk memproduksi chip 7 nm atau yang lebih canggih.
Sejak saat itu, SMIC mulai menghadapi tantangan dalam memproduksi chip canggih karena chip terakhir yang pernah dihasilkan oleh SMIC adalah chip berfabrikasi 14 nanometer. Sejak diberlakukannya sanksi ekspor oleh AS dan sekutunya, banyak pihak beranggapan bahwa China akan terjebak pada teknologi chip 14nm. Namun, SMIC kini berhasil membuktikan sebaliknya. Dengan “memaksimalkan” kemampuan peralatan DUV yang ada, mereka menciptakan proses manufaktur ultra-presisi yang diklaim dapat menyaingi hasil EUV, dan kemudian digunakan untuk memproduksi chip 5nm. Perlu diketahui, semakin kecil angka fabrikasi (misalnya dari 7nm ke 5nm ke 3nm), secara umum chip menjadi lebih cepat dan mampu menjalankan lebih banyak fitur canggih. Bahkan, ada kabar bahwa SMIC sedang bereksperimen untuk mendorong teknologi DUV ke tingkat yang lebih ekstrem lagi, yaitu untuk memproduksi chip 3nm menggunakan metode Self-Aligned Octuple Patterning (SAOP).
Metode SAOP dapat dianggap sebagai bentuk yang lebih intens dari SAQP. Dalam langkah ini, desain rangkaian miniatur, termasuk jalur listrik dan letak transistor, direproduksi hingga delapan kali.
Tujuan dari proses ini adalah untuk memperoleh rincian pola yang jauh lebih kecil dan padat, melebihi capaian SAQP yang “hanya” melakukan pencetakan sebanyak empat kali.
