Chinesische Chiphersteller haben schätzungsweise 343 sogenannte Immersions-Lithografie-Systeme des niederländischen Weltmarktführers ASML gekauft. Auf diese Zahl kommt die neu gegründete, überparteiliche US-Forschungsinitiative Center for Technology & Statecraft (CTS).

Die Ergebnisse zeigen, dass die 2023 verhängten Exporteinschränkungen gegen China greifen. Damals schränkten die Niederlande auf Drängen der USA hin ein, welche Lithografie-Systeme chinesische Firmen kaufen dürfen. Vorgaben bei der Auflösung und Ausrichtungsgenauigkeit deuteten auf den Twinscan NXT:1980Di als nunmehr bestes zugelassenes Lithografie-System für China. Diese Generation stammt noch aus dem Jahr 2015.

Genau diesen Twinscan NXT:1980Di (auch NXT:1980i genannt) haben chinesische Firmen wie der Chipauftragsfertiger SMIC am häufigsten gekauft. 270 Exemplare stehen im CTS-Bericht. Die neueren Generationen NXT:2050i und NXT:2100i landeten zwischen deren Vorstellung und dem Exportverbot nur vereinzelt in China. Insgesamt 28 Exemplare nennt das CTS. Den neuesten NXT:2150i hat China offenbar nie erhalten.

Von 2012 bis 2025 hat ASML rund 41 Milliarden Euro Umsatz mit chinesischen Kunden gemacht. Der größte Teil stammt vom Verkauf von Lithografie-Systemen, ein kleiner von der Wartung und etwaigen Upgrades bestehender Systeme. 2024 war der chinesische Jahresumsatz mit 10,2 Milliarden Euro am höchsten.

So viele Lithografie-Systeme sollen chinesische Firmen von ASML gekauft haben.

(Bild: Center for Technology & Statecraft)

Immersions-Lithografie noch erlaubt

Alle genannten Systeme setzen auf sogenannte Immersions-Lithografie mit tief-ultraviolettem Licht (Deep Ultraviolet, DUV). Sie verwenden eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 Nanometern. Eine Schicht aus Reinstwasser zwischen dem letzten Linsenelement und dem Silizium-Wafer erhöht die numerische Apertur: So vergrößert sich der Lichtkegel, der auf den Wafer fällt. Die effektive Auflösung verfeinert sich laut ASML damit auf 38 Nanometer.

Der Unterschied zwischen „trockener“ und Immersions-Lithografie. Letztere verfeinert die Auflösung.

(Bild: ASML)

Mit Mehrfachbelichtungen eignen sich diese Systeme für Fertigungsprozesse bis zur 7-nm-Generation. Zulasten der Ausbeute funktionierender Chips könnten auch 5 nm möglich sein, wobei diese Prozessnamen nichts mit den tatsächlichen Strukturbreiten gemeinsam haben.

SMIC, Huawei und andere chinesische Unternehmen nehmen die Nachteile in Kauf, um überhaupt einigermaßen konkurrenzfähige Chips herstellen zu können, etwa Smartphone-Prozessoren und KI-Beschleuniger. Bei Chipauftragsfertigern wie TSMC dürfen sie seit Jahren nicht mehr einkaufen. Aus diesem Grund hätte China gern auch Zugriff auf neuere DUV-Systeme. Deren hohe Ausrichtungsgenauigkeit von nur wenigen Atomen würde Mehrfachbelichtungen erleichtern und so die Fehlerrate verringern.

TSMC und andere Chiphersteller wie Samsung, Intel, SK Hynix und Micron verwenden noch komplexere EUV-Systeme mit extrem-ultravioletter Lichtquelle für ihre modernsten Chips. Deren Export nach China war von Anfang an untersagt.

Das CTS untermauert Berichte, dass chinesische Firmen aus Angst vor härteren Exporteinschränkungen so viele Lithografie-Systeme gehortet haben. Ein einzelner Twinscan NXT:1980Di kann unter optimalen Bedingungen etwa 275 Wafer pro Stunde belichten. Bei Dauerauslastung entspricht das 198.000 Wafer-Belichtungen pro Monat. Selbst mit mehreren Dutzend Belichtungsschritten pro Wafer hätten chinesische Unternehmen mit 270 Exemplaren genügend Reserve, um ihre Fertigungskapazität signifikant zu erhöhen.

Härtere Exporteinschränkungen gefordert

Das Center for Technology & Statecraft plädiert wie schon zuvor einige US-Politiker für schärfere Exportbestimmungen gegenüber China. Es würde den Verkauf aller Immersions-Systeme nach China verbieten, womit SMIC & Co. auf „trockene“ DUV-Technik beschränkt wären. Deren Maximalauflösung gibt ASML mit 57 statt 38 nm an.

Bisherige und neu geforderte Exporteinschränkungen für ASML gegen China. Obacht: Die angegebenen Beispiel-Chips sollen zeigen, was möglich wäre. Nvidias Rubin, Hopper und Ampere entstanden allerdings schon mit EUV-Technik.

(Bild: Center for Technology & Statecraft)

Außerdem bringt das CTS erhebliche Einschränkungen bei der Wartung vorhandener Lithografie-Systeme in China ins Spiel. Diese erledigt ASML bislang weitgehend uneingeschränkt vor Ort. Einschränkungen hier könnten Chinas Produktivität mit der bestehenden Systemflotte erheblich senken. Die USA können Druck auf die Niederlande ausüben, weil in ASMLs Geräten auch US-Technik steckt. ASML selbst unterhält in den USA mehrere Einrichtungen für Forschung und Software-Entwicklung. Ebenso arbeitet die Firma mit US-Partnern zusammen.

(mma)