Techgigant Huawei is op weg zich een positie te verwerven als leverancier van apparatuur voor de productie van chips. Het patent dat deze Chinese onderneming aanvroeg voor cruciale componenten van een extreme ultraviolette (euv)-lithografiescanner bewijst dat het niet alleen bij ambities blijft. Een eerste belangrijke stap is gezet.
Het conglomeraat uit Shenzhen (bij Hongkong) spreekt van een doorbraak. Maar het valt lastig te beoordelen hoe ver de Chinezen zijn. Insiders uit de chipindustrie maken uit de patentaanvraag wel op dat Huawei vooruitgang boekt. De hamvraag is wanneer zo’n uiterst ingewikkelde machine klaar is en onafgebroken geavanceerde chips van voldoende kwaliteit te leveren. Want ook als Huawei in staat zou zijn een hele euv-machine met al zijn complexiteit perfect te bouwen, dan nog is het einddoel niet bereikt. Het is namelijk een hele kluif om bij de klant de benodigde procestechnologie zo in te richten dat de vruchten van euv zijn te plukken.
Lichtbron
ASML, de enige producent ter wereld van euv-machines, deed over dit alles meer dan zeventien jaar. Huawei slaat qua technologie echter een andere weg in dan ASML om het euv-lithografie-proces te optimaliseren. Huawei werkt blijkens het patent aan een apparaat dat een coherente lichtbron, een decoherente spiegel en een speciaal verlichtingssysteem bevat. Dit systeem kan het probleem oplossen dat coherent licht niet kan worden gehomogeniseerd vanwege de vorming van een vast interferentiepatroon. Dan is het simpel gezegd geen bezwaar meer dat het licht uit de lichtbron qua intensiteit ongelijk is.
In het apparaat wordt het licht dat komt van de coherente lichtbron, na te zijn gereflecteerd door de roterende spiegel, door het verlichtingssysteem verdeeld in meerdere deelbundels. Vervolgens vindt projectie plaats op de maskerplaat voor fotolithografie.
Op de spiegel, het lithografie-apparaat en de besturingsmethode is octrooi aangevraagd. Bovendien hebben Chinese r&d-instellingen, waaronder Tsinghua, al technieken ontwikkeld die hiermee samenhangen. Ook de Chinese academie van wetenschappen heeft de technologie voor het spiegelsysteem inmiddels onder de knie.
Als Huawei erin slaagt deze techniek en alles wat eromheen zit te perfectioneren, dan kan de Chinese droom uitkomen om zelf chips van kleiner dan zeven nanometer te maken. Westerse sancties op de export van deze halfgeleiders die nodig zijn voor de ontwikkeling van nog moderner wapentuig en geavanceerde ai, zouden dan niet meer werken.
Onafhankelijk
De regering in Beijing is er dus veel aan gelegen om op het gebied van chips onafhankelijk van Amerika, Europa en Japan te worden. De overheid pompte tientallen miljarden euro in eigen chipsfabrieken. Aanvankelijk met weinig succes. Bakken met geld werden verspild. Maar volgens chip-expert Robert Castellano is de Chinese ‘foundry’ SMIC sinds kort in staat om zonder euv-machines zeven-nm-chips te maken, waarmee het Amerikaanse sanctiebeleid op de tocht komt te staan.
Voor nog kleinere chips zijn wel euv-machines nodig, en die heeft alleen ASML, Nederlands grootste techbedrijf. Vandaar dat de Chinese machthebbers alles op alles zetten om een alternatief voor ASML te krijgen. Inmiddels zijn ze erachter dat geld alleen geen succes garandeert. Bepalend is het intellectuele eigendom. Toekenning van een belangrijk patent zou voor Beijing een mooie opsteker zijn.
ASML zei onlangs in een eerste reactie niet te begrijpen waarom deze patentaanvraag zoveel aandacht krijgt. Het ‘raakt’ zijn techniek niet. ‘Euv is als zodanig een breder technologiegebied dan de specifieke activiteiten van ASML. Euv-octrooien worden al vele jaren door verschillende partijen aangevraagd’, zo haastte de Veldhovense fabrikant erbij te zeggen.
Innovatiekracht
Maar dat Huawei zo snel al een cruciaal patent kan aanvragen, bewijst zijn innovatiekracht eens te meer. Huawei was in 2021 wereldwijd de grootste aanvrager van patenten. In 2019 had het concern al 56.492 patenten vergaard. Het conglomeraat werkt in China als een magneet op knappe koppen. Elke Chinese wetenschapper weet dat Huawei zijn onderzoekers in de watten legt. Het concern stampt de ene campus na de andere uit de grond waar het aan niets ontbreekt.
Ook internationaal probeert Huawei de beste wetenschappers aan zich te binden. Zeker rond Imec Leuven, waar ‘s werelds beste chip-experts werkzaam zijn, is Huawei bijzonder actief. De sancties die het telecomconcern trof, doen daar niets aan af.
Belangrijker nog dan een sterke wetenschappelijke basis is het vermogen om r&d in werkende technologie om te zetten. Een euv-machine bestaat uit meer dan honderdduizend componenten die je allemaal bij elkaar moet zien te krijgen. Dat vereist de opbouw van een heel ecosysteem, een ongekend complexe leveringsketen. ASML kan bovendien potentiële concurrenten de pas afsnijden door exclusieve contracten met zijn toeleveranciers af te sluiten.
Huawei probeert dat probleem te omzeilen door andere techniek te gebruiken. Dat zal bepaald niet gemakkelijk gaan, maar Huawei heeft in het verleden meermalen aangetoond grote hindernissen te kunnen overwinnen. Ook van de recente Westerse exportbeperkingen heeft het concern zich snel hersteld. Meteen na de boycot versnelde Huawei de ontwikkeling van een binnenlands ecosysteem voor halfgeleiders. Veel geld werd gestoken in de hele leveringsketen, variërend van ontwikkelaars van software waarmee chips worden ontworpen tot apparatenbouwers, leveranciers van bijzondere materialen, foundries, testers en chip packaging.
In de race
Huawei zelf zegt nu ‘in de race te zijn’. En dat hoeft geen bluf te zijn, want grote woorden passen niet in de bedrijfscultuur. Sinds de oprichting in 1987 heeft het bedrijf veel van zijn ambities kunnen waarmaken zoals het leiderschap op 5G-gebied. Het bouwen van chipmachines op basis van euv is een ‘heilig doel’. En voor het geval dat te lastig blijkt te zijn, ontwikkelt Huawei ook nog alternatieven die euv-lithografie omzeilen. Met opto-elektronische wafers bijvoorbeeld is een andere weg in te slaan.
Als president Joe Biden vandaag erin slaagt premier Rutte te bewegen tot een exportverbod voor minder geavanceerde duv-chipmachinestechnologie, dan zal dat de Chinezen alleen maar stimuleren nog meer in te zetten op eigen chipfabricage. En dat moment van onafhankelijkheid kan weleens dichterbij zijn dan we denken.
