Nos últimos trimestres, a indústria global de semicondutores enfrentou escassez de componentes de embalagem de chips e de capacidade avançada de embalagem de chips. Agora, apesar de uma desaceleração económica geral, enfrenta uma escassez persistente de fotomáscaras. Este componente crítico e complexo é fundamental para o processo de fabricação de chips. Esta situação é alimentada principalmente pela procura robusta de um número crescente de designers de chips chineses, uma vez que as sanções dos EUA alimentaram um boom de produção de chips na China.
Os principais produtores de máscaras fotográficas, incluindo Toppan, Photronics e Dai Nippon Printing, estão operando em plena capacidade para atender à demanda de diversas empresas chinesas. No entanto, a oferta ainda é insuficiente, levando a encomendas apressadas a preços mais elevados e a um aumento previsto nos preços das máscaras fotográficas num futuro próximo, relata. O Eleito. Além disso, nos seus relatórios financeiros, a Toppan e a Dai Nippon Printing reconheceram os desafios.
As fotomáscaras são usadas para transferir padrões de circuito para pastilhas de silício durante o processo de litografia e são um componente essencial do processo de fabricação de chips. As fotomáscaras são pedaços transparentes de quartzo que têm um padrão impresso de um design de chip e funcionam como um estêncil – brilhar uma luz através da máscara grava o design no wafer, criando assim os bilhões de transistores 3D e estruturas de fios que compõem um chip moderno.
A complexidade dos nós mais recentes e o avanço da tecnologia de chips impactam diretamente o número de fotomáscaras necessárias. Cada design de chip requer múltiplas exposições para construir o design do chip em camadas, mas o número de fotomáscaras usadas durante o processo de fabricação do chip varia de acordo com o chip. Embora os processos de fabricação de chips mais antigos possam precisar de cerca de 30 fotomáscaras para imprimir designs complexos de chips em wafers, os mais recentes e sofisticados geralmente exigem entre 70 e 80 fotomáscaras. Por exemplo, a Nvidia diz que são necessárias 89 máscaras para criar a GPU H100, e alguns designs de chips podem até exceder 100 máscaras.
De acordo com o relatório, o aumento na procura de máscaras fotográficas é atribuído principalmente ao rápido crescimento das empresas chinesas de semicondutores. No ano passado, o número de empresas de chips sem fábrica na China disparou para 3.243, em grande parte devido ao impacto das sanções dos EUA. Este crescimento colocou pressão adicional sobre a já tensa cadeia de fornecimento de fotomáscaras.
Os recentes avanços tecnológicos no processo de fabricação de chips estão contribuindo para a escassez. A introdução do processo ultravioleta profundo (DUV) de 7nm de segunda geração pela fábrica chinesa SMIC intensificou a demanda por fotomáscaras, já que o processo depende fortemente de padrões múltiplos, que envolve a exposição repetida de uma única camada para criar os melhores elementos no bolacha. Naturalmente, este processo requer mais máscaras fotográficas devido ao aumento do número de exposições.
A SMIC produz processadores sofisticados, como o HiSilicon Kirin 9000S da Huawei, usando sua tecnologia de 7 nm, designs complicados que exigem dezenas de máscaras fotográficas. Outro fator que afeta a escassez de fotomáscaras é a adoção da litografia ultravioleta extrema pela Intel, que nos últimos anos dependia exclusivamente do DUV.
As fotomáscaras também estão se tornando mais complicadas à medida que os semicondutores progridem para nós menores, com métodos avançados como a litografia curvilínea se tornando mais comuns em nós mais novos. Esta técnica aborda problemas de difração, que essencialmente “desfoca” o desenho que está sendo impresso no silício. Essas fotomáscaras neutralizam o impacto da difração por meio de operações matemáticas complexas que otimizam o layout da máscara.
Apesar dos esforços de fabricantes como a Toppan para expandir as suas capacidades de produção global, os especialistas da indústria prevêem que o aumento da capacidade não será suficiente para satisfazer a crescente procura. Espera-se que este desequilíbrio entre a oferta e a procura conduza a um aumento dos preços das fotomáscaras no próximo ano. Nos seus relatórios financeiros, a Toppan e a Dai Nippon Printing reconheceram a forte procura contínua e os desafios que esta representa para a indústria.