La strada che Huawei ha imboccato per produrre chip avanzati senza le macchine litografiche più sofisticate al mondo non è un sogno irrealizzabile, parola di uno scienziato americano del settore. Il colosso cinese, da anni stretto nella morsa delle sanzioni statunitensi, sembra aver trovato un modo per aggirare l’ostacolo più grande: l’impossibilità di mettere le mani sui macchinari per la litografia a ultravioletti estremi, quelli che servono davvero per costruire i processori di ultima generazione.
Il nodo della questione è tutto qui. Esiste una sola azienda al mondo, la olandese ASML, che produce le macchine per la litografia EUV, capaci di stampare circuiti incredibilmente complessi sulle lastre di silicio che stanno alla base di ogni chip. E quelle macchine, per ordine di Washington, in Cina non possono entrare. ASML può ancora spedire a Pechino i modelli a ultravioletti profondi, ma solo le versioni a secco, quelle che non sfruttano l’acqua tra la lente e il wafer per affinare il disegno dei circuiti. Una limitazione pesante, che taglia fuori i produttori cinesi dalla fascia più alta della tecnologia.
Huawei: cosa cambia senza i macchinari più potenti
Senza accesso alle lunghezze d’onda più corte, aziende come Huawei riescono ad arrivare al massimo ai chip a 7 nanometri, forse 5 nanometri ricorrendo a una tecnica chiamata multiple patterning. In pratica si scompone un disegno complesso in due o più schemi meno densi, per ottenere dettagli più fini sul silicio. Funziona, ma ha i suoi limiti evidenti. Eppure di recente Huawei ha annunciato qualcosa di grosso: sostiene di poter realizzare entro il 2031 chip con una densità di transistor paragonabile a un processore da 1,4 nanometri. Per fare un paragone, TSMC dovrebbe avviare la produzione di massa dei suoi chip a 1,4 nanometri già nel 2028.
La densità di transistor si misura in milioni di transistor per millimetro quadrato, e più alto è il numero, più potente è il chip. Il motivo è semplice: meno spazio c’è tra un transistor e l’altro, più veloci viaggiano i segnali elettrici, con un aumento delle frequenze di clock e della velocità di elaborazione. Transistor più piccoli consumano anche meno energia per accendersi e spegnersi, e riuscire a stiparne di più su un wafer permette alle fonderie di sfornare più chip per lotto, abbassando i costi nel tempo.
LogicFolding, l’architettura che potrebbe superare la legge di Moore
Il cuore di tutto è una nuova architettura presentata a maggio durante l’IEEE International Symposium on Circuits and Systems di Shanghai. Si chiama LogicFolding e si basa sulla cosiddetta legge di scaling Tau, pensata per ridurre il tempo che segnali e dati impiegano ad attraversare un chip. Come? Impilando i circuiti logici in verticale, su più livelli. In questo modo i collegamenti si accorciano, i segnali percorrono distanze minori e si limitano i problemi che possono frenare la velocità di elaborazione. Ed è proprio questo accatastamento dei circuiti uno sopra l’altro che dovrebbe permettere a Huawei di raggiungere quella densità di transistor equivalente a un chip da 1,4 nanometri.
L’azienda afferma di aver già prodotto 381 chip con questo metodo. C’è chi storce il naso e parla di fantascienza, ma Andrew B. Kahng, scienziato dei chip alla UC San Diego, definisce il piano “realistico”. Vale la pena chiarire la differenza con l’approccio tradizionale. Lo scaling geometrico, il metodo usato fino ad oggi, punta a rimpicciolire i transistor per aumentarne la densità. Huawei invece cambia rotta: anziché ridurre le dimensioni, riduce il tempo che i segnali impiegano a muoversi tra i vari elementi del chip.
È una notizia di peso, perché da tempo si teme che la legge di Moore stia arrivando al capolinea. Gordon Moore, cofondatore di Fairchild e Intel, aveva osservato che il numero di transistor in un chip raddoppiava ogni due anni. Ma esiste un limite fisico a quanto si possa rimpicciolire un transistor. Il nuovo approccio potrebbe dare a Huawei i processori competitivi di cui ha bisogno per i suoi dispositivi, e diventare la tecnica che consentirà di progettare e costruire chip sempre più potenti quando rimpicciolire i transistor non sarà più possibile.
