Bericht: ZEISS sieht China bei EUV etwa 15 Jahre zurück

Die berichtete Einschätzung von Frank Rohmund, Präsident und CEO von ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology, setzt Chinas Entwicklung der extrem ultravioletten Lithografie (EUV) ungefähr 15 Jahre hinter die führende Technologie zurück. Gemeint ist damit nicht pauschal die gesamte chinesische Halbleiterindustrie und auch keine garantierte Wartezeit von 15 Kalenderjahren. Es geht um die technologische Position bei EUV-Systemen – mit besonderem Gewicht auf den hochpräzisen Optiken.

Das ist ein wichtiger Unterschied. Eine solche Zahl ist eine Prognose oder Standortbestimmung, kein gemessener Benchmark und kein bestätigter Termin für eine chinesische Serienproduktion.

Was die 15-Jahre-Schätzung tatsächlich bedeutet

ZEISS liefert die Präzisionsoptiken, die in den EUV-Lithografiesystemen von ASML eingesetzt werden. ASML baut daraus die vollständigen Maschinen für die Chipfertigung. Wenn Rohmund China bei EUV ungefähr 15 Jahre zurücksieht, betrifft das deshalb eine Technologieplattform mit vielen ineinandergreifenden Komponenten – nicht bloß eine einzelne Linse und auch nicht automatisch jeden Bereich der chinesischen Chipentwicklung.

Die Zahl beantwortet somit nicht die Frage: „Wann produziert China garantiert seinen ersten EUV-Chip?“ Sie beschreibt vielmehr, wie groß der Abstand aus Sicht eines zentralen Optiklieferanten derzeit eingeschätzt wird. Der Abstand kann sich zudem anders entwickeln als eine historische Zeitachse vermuten lässt. Ein später gestartetes Entwicklungsprogramm kann bekannte Lösungswege nutzen, andere Kompromisse eingehen oder zunächst mit höheren Kosten arbeiten.

Warum EUV-Spiegel statt Linsen verwendet werden

EUV-Lithografie nutzt Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 Nanometern. Bei dieser Wellenlänge wird das Licht von gewöhnlichen optischen Materialien und sogar von Luft absorbiert. Herkömmliche Glaslinsen, wie man sie aus Kameras oder Mikroskopen kennt, funktionieren daher nicht.

EUV-Systeme führen das Licht stattdessen mit reflektierenden Spiegeln durch eine Vakuumumgebung. Die Spiegel bestehen aus vielen abwechselnden Schichten aus Silizium und Molybdän. Diese Schichten wirken zusammen wie ein Bragg-Reflektor: Ihre präzise Struktur verstärkt die Reflexion genau für den gewünschten Wellenlängenbereich.

Auch die Größenordnung zeigt, dass hier kein „einfacher Spiegel“ gemeint ist. ZEISS beziffert sein EUV-Beleuchtungssystem mit rund 15.000 Einzelteilen und einem Gewicht von 1,5 Tonnen. Die Projektionsoptik arbeitet mit sechs Spiegeln und umfasst laut ZEISS ungefähr 20.000 Teile bei rund zwei Tonnen Gewicht.

Der Lichtweg ist dabei nur ein Teil des Problems. Die EUV-Quelle erzeugt das Licht, indem Laser auf Zinntröpfchen treffen und ein Zinnplasma entsteht. Dieser Prozess findet im Vakuum statt. Die optischen Komponenten müssen das Licht anschließend präzise sammeln, formen und auf die Chipstrukturen projizieren – ohne dass Verschmutzung oder kleinste Abweichungen die Abbildung ruinieren.

Die Fertigung hinter den Spiegeln

Die eigentliche Hürde steckt in der Kombination aus Beschichtung, Oberflächenbearbeitung und Messung. In einem technischen Beispiel werden abwechselnde Siliziumschichten mit etwa 4,1 Nanometern und Molybdänschichten mit etwa 2,7 Nanometern beschrieben. Schon geringe Abweichungen verändern die Reflexion und damit die Qualität des gesamten optischen Systems.

Hinzu kommt die Form der Spiegeloberfläche. Eine technische Darstellung nennt ein Ziel von etwa 53 Pikometern RMS für die Oberflächenrauheit. Das ist eine aus videobasierten technischen Erläuterungen stammende Größenordnung, keine allgemeine ZEISS-Produktspezifikation. Zum Vergleich: Ein Pikometer entspricht einem Billionstel Meter. In dieser Welt ist „glatt“ nicht annähernd glatt genug – es geht um eine Oberfläche, deren Abweichungen weit unter einem Nanometer liegen.

Für die Prüfung solcher Optiken braucht es hochpräzise Messtechnik. Gemessen wird unter anderem, wie stark eine Lichtwelle von ihrer idealen Form abweicht. Diese sogenannte Wellenfrontabweichung ist kein akademisches Detail: Sie entscheidet mit darüber, ob die projizierte Struktur auf dem Wafer scharf und maßhaltig ankommt.

Ein weiterer Belastungsfaktor ist das Zinnplasma der Lichtquelle. Rückstände können sich auf dem Kollektorspiegel ablagern und müssen entfernt werden. Ein EUV-System muss also nicht nur einmal präzise gebaut werden; es muss diese Präzision auch unter schwierigen Betriebsbedingungen erhalten. Genau deshalb ist der Abstand nicht sinnvoll als reine „Spiegelkompetenz“ zu verstehen. Optik, Lichtquelle, Vakuum, Reinigung, Messverfahren und die Integration der gesamten Maschine greifen ineinander.

Chinas gemeldeter Fortschritt: EUV ist nicht DUV

Bei der Einordnung von Chinas Fortschritten muss man EUV und DUV auseinanderhalten. DUV steht für „Deep Ultraviolet“, also tiefes Ultraviolett. In den technischen Vergleichen von ZEISS wird für DUV eine Wellenlänge von 193 Nanometern genannt; EUV arbeitet mit 13,5 Nanometern und benötigt deshalb die deutlich ungewöhnlichere Spiegelarchitektur.

Berichte beschreiben China bei der Entwicklung immersiver DUV-Systeme näher an einer möglichen Serienfertigung als bei kommerzieller EUV-Lithografie. Das bedeutet nicht, dass DUV und EUV dasselbe leisten oder dass ein Fortschritt bei DUV automatisch eine fertige EUV-Plattform ergibt. Es zeigt lediglich, dass die beiden Entwicklungsprogramme nicht auf derselben Reifestufe stehen.

Für die EUV-Seite wird ein chinesischer Prototyp beschrieben, der EUV-Licht erzeugen können soll. Eine öffentliche Demonstration eines funktionierenden Chips aus diesem System ist damit nicht verbunden. Licht zu erzeugen ist ein wichtiger Teilschritt – aber noch kein Beleg dafür, dass eine vollständige Lithografiemaschine zuverlässig Strukturen auf Wafer projiziert und daraus funktionierende Chips in einem industriell brauchbaren Prozess entstehen.

Das ist der Kern der Geschichte: Ein Prototyp, ein Lichtquellentest und eine integrierte kommerzielle EUV-Fertigung sind drei verschiedene Entwicklungsstufen. Wer sie in eine einzige Schlagzeile presst, macht aus technischem Fortschritt vorschnell ein fertiges Produkt.

Warum 2028 und 2030 keine bestätigten Termine sind

Für eine chinesische Chipproduktion mit eigener EUV-Technik wurden in Berichten die Jahre 2028 und 2030 genannt. Das sind ein gemeldetes Ziel und eine vorsichtigere Prognose – keine bestätigten Produktionsereignisse.

Ein belastbarer Meilenstein wäre etwas anderes: etwa eine öffentlich nachvollziehbare Demonstration eines integrierten Systems, die Fertigung funktionierender Chips und anschließend der Nachweis eines stabilen, wiederholbaren Produktionsprozesses. Zwischen einem Zieljahr und diesem Ergebnis liegen mehrere technische und industrielle Hürden.

Die Jahreszahlen dürfen deshalb nicht als Countdown gelesen werden. Sie sagen weder, dass 2028 oder 2030 sicher eintreten, noch dass vor diesem Zeitpunkt keine Fortschritte möglich sind. Sie markieren lediglich Erwartungen, die sich mit dem Entwicklungsstand ändern können.

Was aus der Zahl folgt – und was nicht

Bedeutet ein Rückstand von 15 Jahren automatisch, dass China 15 Jahre zum Aufholen braucht? Nein. Ein technischer Rückstand und eine Aufholzeit sind unterschiedliche Dinge. Die Zahl beschreibt eine geschätzte Position gegenüber einer etablierten EUV-Technologie; sie ist keine Stoppuhr.

China könnte für bestimmte Chipklassen zunächst auf DUV, Mehrfachbelichtung und andere Fertigungsstrategien setzen. Solche Wege können höhere Kosten, mehr Prozessschritte oder andere Einschränkungen mit sich bringen, ohne dass daraus unmittelbar eine gleichwertige EUV-Plattform wird. Umgekehrt kann ein Durchbruch bei einem einzelnen Teilproblem den Abstand verkürzen, ohne dass damit schon die gesamte Maschine serienreif ist.

Für Leserinnen und Leser, die die nächste Meldung zur chinesischen Halbleitertechnik einordnen wollen, helfen drei Fragen:

• Wird nur EUV-Licht erzeugt – oder arbeitet eine vollständige Lithografiemaschine?
• Wurden damit funktionierende Chips hergestellt – und ist der Prozess wiederholbar?
• Geht es um einen Prototyp, ein Zieljahr oder um nachgewiesene industrielle Produktion?

Erst die Kombination dieser Antworten sagt etwas über eine kommerzielle EUV-Fähigkeit aus. Die 15-Jahre-Angabe von Frank Rohmund bleibt dagegen eine berichtete Einschätzung zur technologischen Position. Sie macht die Größenordnung des Problems anschaulich, ersetzt aber keinen Produktionsnachweis.

Der nüchterne Schluss lautet daher: ZEISS sieht China bei der EUV-Technologie deutlich zurück, während China bei DUV laut den vorliegenden Berichten näher an einer industriellen Nutzung liegt. Die anspruchsvollsten Bausteine – reflektierende Mehrschichtspiegel, Vakuum, Metrologie und die Integration des Gesamtsystems – erklären, warum aus einem Prototyp noch keine fertige Konkurrenzmaschine wird.