चीन उन्नत सेमीकंडक्टर चिप तकनीक को “क्रैक” क्यों नहीं कर पाया है?
इंटरनेट को आसान कहानियाँ पसंद हैं। “चीन अरबों खर्च करता है, इसलिए चीन को अगले मंगलवार तक 3nm चिप बना लेनी चाहिए।” हकीकत ज़्यादा कठोर और ज़्यादा दिलचस्प है: उन्नत सेमीकंडक्टर तकनीक कोई एक खोज नहीं है—यह हजारों आपस में जुड़ी खोजों और प्रणालियों की परतदार मीनार है: सामग्री विज्ञान, मशीनें, सॉफ़्टवेयर, निर्माण अनुशासन, सप्लाई चेन, और भौतिकी को लगातार एक-सी गुणवत्ता (repeatability) में बदलने की बेहद “अन-ग्लैमरस” कला।
चीन ने सेमीकंडक्टर के कई क्षेत्रों में बड़ी सफलताएँ हासिल की हैं: मॅच्योर नोड्स पर विशाल क्षमता, आक्रामक निवेश, मजबूत पैकेजिंग, घरेलू उपकरणों में सुधार, और प्रतिबंधों के बीच उल्लेखनीय प्रगति। लेकिन “अडवांस्ड चिप्स को क्रैक करना” आमतौर पर एक खास मायने रखता है: लीडिंग-एज लॉजिक का भरोसेमंद, बड़े पैमाने पर उत्पादन (जैसे ~7nm और उससे नीचे, खासकर 5nm/3nm वर्ग) — वह भी प्रतिस्पर्धी लागत, ऊर्जा दक्षता और उच्च yield (अच्छी चिप्स का प्रतिशत) के साथ। यही वह फ्रंटियर है जहाँ बाधाएँ क्रूर हो जाती हैं।
आइए समझते हैं—तकनीकी, आर्थिक और भू-राजनीतिक—वे असली कारण जिनसे चीन अब तक उस दहलीज़ को पूरी तरह पार नहीं कर पाया।
1) EUV लिथोग्राफी: “एक मशीन जो सब तय कर देती है” वाली समस्या
अगर आप लीडिंग-एज का एक प्रतीक चुनें, तो वह है EUV लिथोग्राफी (Extreme Ultraviolet)। EUV टूल 13.5nm वेवलेंथ की रोशनी से बेहद सूक्ष्म फीचर्स “प्रिंट” करते हैं। यह सुनने में छोटा सा तकनीकी विवरण लगता है—जब तक आप न समझें कि यही फर्क है “कुछ स्टेप्स में पैटर्न बन गया” और “हैक की पूरी सर्कस-ट्रेन लगानी पड़ी, जिससे yield गिरती है।”
EUV सिर्फ कठिन नहीं है—यह सभ्यता-स्तर की कठिनाई है। इसके ऑप्टिक्स विज्ञान-कथा जैसी हैं: EUV रोशनी हवा में अवशोषित हो जाती है, इसलिए सब कुछ वैक्यूम में होता है, और लेंस नहीं बल्कि अत्यधिक सटीक दर्पण (mirrors) इस्तेमाल होते हैं। ZEISS जैसी कंपनियाँ जब EUV स्रोत (tin-droplet plasma) और ऑप्टिकल पाथ की व्याख्या करती हैं, तो वह किसी स्पेस टेलीस्कोप और पार्टिकल एक्सेलेरेटर के “शादी समारोह” जैसा लगता है।
और चीन के लिए बड़ा ट्विस्ट: ASML ही EUV स्कैनर का एकमात्र सप्लायर है, और एक्सपोर्ट कंट्रोल्स के कारण EUV की शिपमेंट्स वर्षों से चीन के लिए व्यावहारिक रूप से बंद रही हैं। अलग से, नीदरलैंड्स ने कुछ उन्नत DUV इमर्शन सिस्टम्स (जो “प्री-EUV” क्लास के लिए महत्वपूर्ण हैं) पर भी लाइसेंसिंग सख्त की है—जिससे चीन के लिए सबसे आधुनिक पैटर्निंग क्षमता बढ़ाना और मुश्किल हो जाता है।
तो चीन के सामने दुविधा यह है:
EUV के बिना, उन्नत नोड्स पर जाना DUV मल्टी-पैटर्निंग की कठिन राह बन जाता है।
मल्टी-पैटर्निंग से लैब में और सीमित उत्पादन में शानदार उपलब्धियाँ दिख सकती हैं, लेकिन इससे त्रुटियाँ बढ़ती हैं, प्रक्रिया चरण (process steps) बढ़ते हैं, लागत बढ़ती है, और आम तौर पर EUV की तुलना में yield गिरती है।
यही कारण है कि “हमने एक चिप बना ली” और “हम प्रतिस्पर्धी तरीके से बड़े पैमाने पर बना सकते हैं”—ये दो अलग जानवर हैं।
2) मल्टी-पैटर्निंग काम करती है… जब तक वह (स्केल पर) टूट नहीं जाती
हाल के वर्षों में चीन की सबसे चर्चित उपलब्धियाँ—खासकर Huawei-युग के प्रतिबंधों के संदर्भ में—अक्सर ऐसे उदाहरणों के रूप में सामने आईं जहाँ उन्नत DUV के जरिए “7nm-क्लास जैसी” चीज़ें संभव हुईं।
लेकिन मल्टी-पैटर्निंग “ओवन मिट्स पहनकर सूक्ष्म मूर्ति बनाने” जैसी है: संभव तो है, मगर धीमी, महंगी और त्रुटि-प्रवण। हर अतिरिक्त पैटर्निंग स्टेप के साथ:
अलाइनमेंट (overlay) चुनौती बढ़ती है,
लाइन-एज रफनेस बढ़ सकती है,
डिफेक्ट्स के मौके बढ़ते हैं,
और वेरिएबिलिटी बढ़ती है।
और फिर आता है yield—जो अक्सर चुपचाप निर्णायक बनता है। अगर yield कम होती है, तो “अच्छी चिप” की प्रति यूनिट लागत आसमान छूती है। तब आप सिर्फ 7nm-क्लास चिप नहीं बना रहे होते—आप उसे बनाने के लिए एक “लक्ज़री टैक्स” चुका रहे होते।
यही स्केलिंग की दीवार है। समस्या यह नहीं कि चीन के इंजीनियर्स भौतिकी नहीं समझते। समस्या यह है कि मैन्युफैक्चरिंग एक नंबर गेम है:
हजारों स्टेप्स,
करोड़ों/अरबों ट्रांजिस्टर,
और डिफेक्ट बजट जो लगभग “एक धूल का कण = दुख” तक पहुँच जाता है।
3) उन्नत चिप्स “एक कंपनी” की समस्या नहीं—एक पूरा इकोसिस्टम चाहिए
लोग “चीन” को ऐसे बोलते हैं मानो यह एक विशाल लैब है जिसके पास बहुत बड़ा क्रेडिट कार्ड है। सेमीकंडक्टर नेतृत्व असल में एक इकोसिस्टम ऑर्केस्ट्रा जैसा है:
फाउंड्रीज़ (प्रोसेस इंटीग्रेशन, yield learning)
इक्विपमेंट वेंडर्स (लिथोग्राफी, एच, डिपॉज़िशन, CMP, मेट्रोलॉजी, इंस्पेक्शन)
मटेरियल सप्लायर्स (फोटोरेसिस्ट, गैसें, केमिकल्स, वेफर्स, मास्क)
EDA सॉफ़्टवेयर (डिज़ाइन टूल्स, वेरिफिकेशन, signoff)
टैलेंट पाइपलाइन (प्रोसेस इंजीनियर, टूल-विशेषज्ञ, PhDs जो रात 3 बजे प्लाज़्मा एचर डिबग कर सकें)
लीडिंग-एज पर, इनमें से एक भी कड़ी कमजोर हो तो पूरी चेन लड़खड़ा जाती है।
4) एक्सपोर्ट कंट्रोल्स बोतल-नेक को निशाना बनाते हैं—खासकर उपकरण और “नॉ-हाउ”
2022 के बाद से, अमेरिका-नेतृत्व वाले सेमीकंडक्टर एक्सपोर्ट कंट्रोल्स का लक्ष्य दो चीज़ें रहा है:
चीन की उन्नत चिप्स तक पहुँच सीमित करना, और
चीन की उन्नत चिप्स बनाने की क्षमता सीमित करना—इक्विपमेंट, तकनीक और कुछ मामलों में सेवाओं तक को नियंत्रित करके।
लोकप्रिय चर्चा का बड़ा मिसिंग पार्ट यह है कि ये प्रतिबंध समय के साथ बदलते, सख्त होते और विस्तार पाते हैं। 2025 में BIS ने खास तौर पर उन “लूपहोल्स” पर कार्रवाई का उल्लेख किया जिनसे चीन में कुछ विदेशी-स्वामित्व वाली फैब्स US-origin टेक/इक्विपमेंट तक आसान पहुँच पा रही थीं—और उन्हें बंद किया गया।
साथ ही, सहयोगी देशों के नियम भी अहम हैं, क्योंकि सप्लाई चेन अंतरराष्ट्रीय है। नीदरलैंड्स की ASML DUV इमर्शन शिपमेंट पर लाइसेंसिंग आवश्यकताएँ दिखाती हैं कि यह सिर्फ एक देश का “स्विच” नहीं है—यह नीतियों का जाल है।
नतीजा: चीन कुछ टूल खरीद सकता है, लेकिन स्टेट-ऑफ-द-आर्ट टूलचेन का पूरा सेट जुटाना मुश्किल हो जाता है—जो स्थिर, किफायती sub-7nm उत्पादन के लिए चाहिए।
5) EDA सॉफ़्टवेयर: अदृश्य चोक-पॉइंट जो डिज़ाइन टीमों को तुरंत महसूस होता है
भले ही आपके पास परफेक्ट फैब टूल हों, आपको चिप डिज़ाइन भी करनी होती है। यहीं EDA (Electronic Design Automation) सॉफ़्टवेयर रणनीतिक “धमनियों” जैसा है। आधुनिक चिप्स के लिए इंडस्ट्रियल-स्केल टूलचेन चाहिए: लॉजिक सिंथेसिस, place-and-route, timing closure, power integrity, वेरिफिकेशन और signoff।
टॉप-टियर EDA को रिप्लेस करना “टेक्स्ट एडिटर बदलना” नहीं है—यह “पूरे विमान-डिज़ाइन उद्योग को फिर से बनाना” जैसा है।
2025 में Reuters ने रिपोर्ट किया कि Synopsys ने चीन में नए US एक्सपोर्ट प्रतिबंधों (29 मई 2025 से प्रभावी) के बाद स्टाफ को बिक्री और सेवाएँ रोकने के निर्देश दिए—यह दिखाता है कि नीति सीधे डिज़ाइन इकोसिस्टम को कैसे प्रभावित कर सकती है। CNBC ने भी इसी अवधि में EDA एक्सपोर्ट पर लाइसेंसिंग आवश्यकताओं की रिपोर्ट की।
नीतियाँ समय के साथ बदल सकती हैं, लेकिन संरचनात्मक बात यही है: EDA एक्सेस और सपोर्ट लीडिंग-एज विकास की गति पर बड़ा लीवर है, खासकर उन्नत नोड्स पर जहाँ डिजाइन-रूल जटिलता बहुत बढ़ जाती है।
6) मेट्रोलॉजी और इंस्पेक्शन: “आप उसे सुधार नहीं सकते जिसे आप माप नहीं सकते”
लिथोग्राफी को शोहरत मिलती है, मगर मेट्रोलॉजी और इंस्पेक्शन अक्सर जीत तय करते हैं। उन्नत नोड्स पर लगातार मापना पड़ता है:
overlay error,
critical dimension variation,
defect density,
film thickness,
etch प्रोफ़ाइल,
line-edge roughness।
अगर आप तेज़ और सटीक माप नहीं कर सकते, तो प्रोसेस लर्निंग धीमी हो जाती है। yield ramp देर से होता है। और yield ramp ही “सक्सेस” की आर्थिक परिभाषा है।
7) घरेलू उपकरणों में प्रगति असली है—पर लीडिंग-एज एक अलग पर्वतमाला है
चीन का घरेलू सेमीकंडक्टर उपकरण उद्योग तेजी से सुधर रहा है, और रिपोर्ट्स में नए टूल्स के परीक्षण और पायलट चरण की बातें आती रहती हैं। उदाहरण के लिए, Tom’s Hardware ने रिपोर्ट किया कि SMIC एक घरेलू इमर्शन DUV लिथोग्राफी टूल का परीक्षण कर रहा था, और कुछ टाइमलाइंस के मुताबिक दशक के उत्तरार्ध में एकीकरण के संकेत थे।
यह प्रगति है। लेकिन ध्यान दें: लक्ष्य DUV इमर्शन है, जो EUV जितना नहीं है। और “टेस्टिंग” व “उच्च अपटाइम के साथ प्रोडक्शन-रेडी” के बीच भरोसेमंदी इंजीनियरिंग, फील्ड सर्विस, स्पेयर पार्ट्स लॉजिस्टिक्स, और प्रोसेस इंटीग्रेशन का दलदल होता है।
सेमीकंडक्टर में आखिरी 10%—अपटाइम, रिपीटेबिलिटी, डिफेक्ट कंट्रोल—अक्सर 90% समय लेता है।
8) टैलेंट और tacit knowledge: वह चीज़ जो शिपिंग कंटेनर में नहीं आती
एक कठोर सच्चाई: सेमीकंडक्टर उद्योग tacit knowledge पर चलता है—ऐसा ज्ञान जो रिसर्च पेपर और पेटेंट में साफ़-साफ़ कैद नहीं होता।
दो फैब्स के पास एक ही टूल मॉडल और एक ही रेसिपी हो, फिर भी परिणाम अलग हो सकते हैं, क्योंकि:
मेंटेनेंस कल्चर अलग हो सकता है,
कंटैमिनेशन कंट्रोल अलग,
ट्रबलशूटिंग की शैली अलग,
वेंडर रिलेशनशिप अलग,
सप्लाई की स्थिरता अलग।
इसीलिए लीडिंग-एज का प्रभुत्व कुछ क्षेत्रों में क्लस्टर बनाता है—जहाँ “लर्निंग फ्लाईव्हील” दशकों से घूम रहा है। चीन अपना फ्लाईव्हील बना रहा है, मगर इसमें समय लगता है—खासकर जब टूलचेन का हिस्सा प्रतिबंधित हो।
9) अर्थशास्त्र: लीडिंग-एज एक “मनी फर्नेस” है
पूर्ण सप्लाई चेन एक्सेस वाले देशों के लिए भी लीडिंग-एज महंगा और जोखिमपूर्ण है।
EUV स्कैनर्स की कीमतें बहुत ऊँची हैं, उन्नत फैब्स की लागत दर्जनों अरब डॉलर में जाती है, और R&D “बर्न” बहुत बड़ा होता है। हर नोड-श्रिंक पिछले से कठिन होता जाता है—भौतिकी समझौता नहीं करती।
चीन पैसा खर्च कर सकता है—बिल्कुल। लेकिन पैसा अपने आप नहीं खरीद सकता:
सप्लाई चेन का भरोसा,
वेंडर सपोर्ट की गहराई,
एक्सपोर्ट लाइसेंस,
और yield learning का समय।
और एक रणनीतिक बात: चीन का बाज़ार इतना बड़ा है कि कई क्षेत्रों (ऑटोमोटिव, पावर सेमीकंडक्टर्स, इंडस्ट्रियल कंट्रोल, IoT) को लीडिंग-एज की जरूरत ही नहीं। इसलिए चीन के लिए mature-node self-sufficiency और एडवांस्ड पैकेजिंग पर फोकस आर्थिक रूप से समझदारी भी हो सकती है, जबकि लीडिंग-एज एक लंबा अभियान बने।
10) “अडवांस्ड नोड” चलता-फिरता लक्ष्य है—चीन ट्रेडमिल का पीछा कर रहा है
मान लीजिए चीन DUV-हेवी फ्लो से स्थिर 7nm-क्लास क्षमता हासिल कर भी ले, तब भी ग्लोबल फ्रंटियर आगे बढ़ता रहता है:
High-NA EUV अगला बड़ा कदम है—और भी जटिल, और भी सटीक। ZEISS बताता है कि High-NA EUV दशकों के विकास और ASML जैसे साझेदारों के साथ अरबों के निवेश का परिणाम है।
तो चुनौती सिर्फ “कैच-अप” नहीं है—कैच-अप जबकि फिनिश लाइन दौड़ रही है।
तो असली जवाब क्या है?
चीन ने उन्नत सेमीकंडक्टर चिप तकनीक को पूरी तरह “क्रैक” इसलिए नहीं किया क्योंकि लीडिंग-एज मैन्युफैक्चरिंग एक tightly coupled सिस्टम है, और चीन एक साथ कई महत्वपूर्ण कड़ियों में बाधाओं/प्रतिबंधों का सामना कर रहा है:
EUV लिथोग्राफी तक पहुँच अवरुद्ध है, और sub-7nm स्केलिंग में EUV केंद्रीय भूमिका निभाती है।
उन्नत DUV इमर्शन टूल्स पर सख्त लाइसेंसिंग ने क्षमता विस्तार को कठिन बनाया।
एक्सपोर्ट कंट्रोल्स लगातार उन हिस्सों को निशाना बना रहे हैं जो उन्नत निर्माण को सक्षम बनाते हैं, और लूपहोल्स बंद किए जा रहे हैं।
EDA टूलिंग और सपोर्ट बाधित हो सकते हैं, जिससे डिज़ाइन और वेरिफिकेशन वर्कफ़्लो पर सीधा असर पड़ता है।
Yield ramp के लिए मेट्रोलॉजी, प्रोसेस कंट्रोल, सप्लायर स्थिरता और tacit knowledge चाहिए—जो प्रतिबंधों के बीच और कठिन हो जाता है।
और इसी बीच फ्रंटियर आगे बढ़ता है (High-NA EUV), जिससे रेस डायनामिक रहती है।
यह “चीन नहीं कर सकता” वाली कहानी नहीं है। यह “जब आप मानवता के सबसे घने औद्योगिक ज्ञान-स्टैक को दोबारा बनाना चाहते हैं, वह भी सक्रिय प्रतिबंधों के बीच, और हर पीढ़ी के साथ भौतिकी और चिड़चिड़ी हो जाती है—तो यही होता है” वाली कहानी है।
रणनीतिक रूप से, दुनिया “स्केल पर पर्याप्त अच्छा सिलिकॉन” बनाम “पूर्ण लीडिंग-एज” में विभाजित हो सकती है—जहाँ चीन mature-node उत्पादन और एडवांस्ड पैकेजिंग में विशाल मात्रा में मजबूत रहेगा, और लीडिंग-एज स्वायत्तता की ओर लंबी, महंगी चढ़ाई जारी रखेगा।
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