La Chine vient de construire sa propre machine EUV

La Chine a construit son propre prototype fonctionnel de machine EUV, une technologie jugée la plus complexe jamais fabriquée par l'humanité, dont seuls les Pays-Bas maîtrisaient la production. Ce développement représente un changement géopolitique majeur dans le secteur des semi-conducteurs. Contrairement aux machines EUV d'ASML, de la taille d'un bus scolaire, le prototype chinois occupe un étage entier d'usine. Cette différence de taille est cruciale pour comprendre l'approche chinoise et son positionnement actuel dans cette course technologique. La machine EUV est une imprimante de circuits microscopiques sur du silicium, essentielle pour les puces des ordinateurs, voitures, machines d'usine et data centers d'IA. Plus les circuits sont petits, plus la lumière utilisée doit être courte. Les puces les plus avancées nécessitent une lumière ultraviolette extrême (EUV) de 13,5 nanomètres, une lumière qu'il est impossible d'acheter et qu'il faut fabriquer. ASML produit cette lumière en projetant 50 000 gouttelettes d'étain par seconde. Un premier laser aplatit chaque gouttelette en un disque minuscule, puis un second laser CO2 beaucoup plus puissant frappe la même gouttelette. L'étain se transforme en plasma à 200 000°C, émettant la lumière EUV en refroidissant. ASML a mis 20 ans pour fiabiliser cette méthode, qui est devenue le standard industriel. Face aux restrictions d'accès aux machines ASML, la Chine a exploré deux voies : reproduire la méthode ASML et développer une approche alternative appelée LDP (Laser-Produced Plasma). La méthode LDP, testée et abandonnée par ASML il y a 20 ans faute de lumière suffisante, utilise deux disques métalliques tournant lentement dans un bain d'étain liquide. Un laser vaporise une petite quantité d'étain entre les disques, et des bancs de condensateurs déchargent leur énergie, générant un champ magnétique qui compresse la vapeur en plasma, émettant la même lumière EUV. La Chine parie que les avancées des 20 dernières années en matériaux, simulation et puissance de calcul changeront la donne. Les prototypes chinois atteignent désormais 100 à 150 W de puissance EUV, soit cinq fois plus que ce que le LDP produisait lorsque ASML l'a abandonné. Cependant, c'est encore quatre à six fois moins que les 600 W des machines ASML actuelles, et bien loin des 1000 W prévus par ASML pour 2026. La production de lumière EUV n'est que la première étape. Il faut ensuite la guider jusqu'au silicium. À 13,5 nanomètres, le verre absorbe la lumière, rendant les lentilles inutiles. La seule solution est l'utilisation de miroirs sophistiqués, composés de dizaines de couches atomiquement fines de molybdène et de silicium, polis avec une précision extrême (50 picomètres). Pendant 30 ans, seule l'entreprise allemande Zeiss a su fabriquer ces miroirs, grâce à des décennies d'itération. Chaque miroir Zeiss réfléchit environ 70% de la lumière EUV. Une machine EUV utilisant 10 à 12 miroirs en série, la perte de lumière est significative. L'institut optique de Changchun en Chine a relevé le défi de recréer ces miroirs. Leurs miroirs réfléchissent environ 65% de la lumière EUV, soit 5 points de pourcentage de moins que ceux de Zeiss. Cette différence, cumulée sur plusieurs miroirs, réduit considérablement la lumière utile. Combinée à une source lumineuse moins puissante, cette efficacité moindre explique la taille imposante du prototype chinois : pour compenser, il faut agrandir les collecteurs, les chemins optiques et les miroirs eux-mêmes. Pendant que la Chine tente de reproduire l'EUV de première génération, ASML avance vers la génération suivante, avec des résolutions deux fois plus fines permettant de graver des puces en dessous de 2 nanomètres. L'objectif chinois est donc en mouvement constant et sera probablement déjà dépassé au moment de la production. Cependant, l'objectif de la Chine n'est pas de rivaliser commercialement avec ASML, mais d'atteindre la souveraineté technologique. Actuellement, le plus grand fabricant de puces chinois, SMIC, utilise le "quadruple patterning" avec des machines DUV (la génération précédente), nécessitant quatre passages dans la machine pour obtenir un seul niveau de détail. Cette méthode a des rendements faibles (environ 40%) et devient physiquement impossible au-delà de 7 nanomètres. La machine EUV chinoise, même moins performante que celle d'ASML, n'a qu'à être meilleure que le quadruple patterning pour représenter une rupture majeure pour l'industrie chinoise, en remplaçant quatre expositions par une seule. Le passage du prototype EUV chinois à un produit commercial utilisable en usine prendra du temps, mais ce n'est pas un projet commercial, c'est un projet de souveraineté nationale. La Chine y investira massivement pour fabriquer une machine qu'elle contrôle. L'enjeu dépasse la lithographie : il s'agit de contrôler la capacité de fabriquer les puces qui feront tourner l