Huawei aposta em patente de chip de 2 nm para superar restrições dos EUA

Uma estratégia amparada em propriedade intelectual pode redefinir a capacidade de fabricação de semicondutores da China. A Huawei entrou com o pedido de registro de uma patente de chip de 2 nm capaz de contornar as limitações impostas pelo governo dos Estados Unidos ao acesso a equipamentos de litografia de ultravioleta extremo. O documento, registrado em junho de 2022 e publicado em janeiro de 2025, descreve um método que utiliza tecnologia de ultravioleta profundo para alcançar dimensões comparáveis às dos processos mais avançados do mercado.

Contexto das restrições e a busca pelo chip de 2 nm

As barreiras comerciais norte-americanas impedem que fabricantes chinesas adquiram sistemas de litografia de ultravioleta extremo (UVE), equipamentos indispensáveis para produzir circuitos de altíssima densidade. Sem acesso a essas máquinas, empresas do país enfrentam dificuldade em competir com gigantes do setor, como as que operam em Taiwan ou na Coreia do Sul.

Nesse cenário, a Huawei decidiu apostar em um caminho alternativo. A companhia já produz, em parceria com a Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), chips fabricados em litografia de 5 nm — tecnologia que equipa as famílias Kirin 9030 e Kirin 9030 Pro presentes nos smartphones da série Mate 80. Entretanto, alcançar nós menores, como o chip de 2 nm, exige inovação para ultrapassar os limites físicos e tecnológicos da litografia atualmente disponível no país.

Detalhes técnicos da patente de chip de 2 nm

Intitulada Método de integração de metal para fabricação de dispositivos integrados, a patente revela um processo fundamentado na litografia de ultravioleta profundo (UVP). Embora menos sofisticado que o UVE, o sistema UVP é acessível às fundições chinesas. O grande desafio é reduzir a largura das interconexões metálicas sem aumentar as falhas de fabricação, conhecidas como Erros de Posicionamento de Borda (EPE).

Para mitigar esses erros, o documento propõe:

1. Dupla máscara com materiais distintos: o uso de duas camadas de máscara, confeccionadas com compostos diferentes, visa assegurar maior precisão no posicionamento das linhas metálicas durante a exposição ao feixe de luz UVP.

2. Padronização em duas etapas: após a primeira gravação, realiza-se nova etapa de exposição e gravação. Essa abordagem cria linhas ainda mais estreitas e reforça a proteção contra curtos-circuitos entre trilhas adjacentes.

Segundo a Huawei, a combinação desses mecanismos permitiria aproveitar espaçamentos inferiores a 21 nm entre as trilhas metálicas, aproximando a espessura funcional ao patamar exigido para um chip de 2 nm. Na prática, o resultado almejado é oferecer desempenho similar ao dos semicondutores fabricados por empresas que dominam o processo UVE.

Superando os Erros de Posicionamento de Borda

Os EPE representam desajustes entre a posição planejada de uma camada e a posição real obtida após a gravação fotolitográfica. Esses deslocamentos tornam-se mais críticos à medida que o espaçamento entre linhas diminui. Em nós avançados, mesmo desvios ínfimos podem levar a curtos ou circuitos abertos, reduzindo o rendimento da produção.

No método proposto, a primeira máscara define parcialmente a geometria. Em seguida, uma segunda máscara, alinhada a partir de diferentes marcadores de referência, refina os contornos. O entrelaçamento das duas exposições busca reduzir inconsistências. Além disso, o uso de materiais distintos para cada camada de máscara procura minimizar distorções causadas pela expansão térmica ou pelas propriedades ópticas do fotorresiste sob iluminação UVP.

Do processo de 5 nm ao desafio do chip de 2 nm

Atualmente, a Huawei e a SMIC dominam a produção em 5 nm dentro das fronteiras chinesas. Esse nível já exige controle rigoroso de contaminação e alinhamento subnanométrico entre camadas. Passar do 5 nm para o chip de 2 nm sem recorrer ao UVE implica reduzir quase pela metade o espaço entre interconexões, intensificando desafios como:

Materiais mais finos: trilhas metálicas com menos de 21 nm estão sujeitas a eletromigração e aumento da resistividade;

Rendimento fabril: pequenos defeitos elevam a proporção de circuitos inviáveis, encarecendo cada unidade viável;

Ferramentas de metrologia: medição da uniformidade em escalas tão reduzidas requer equipamentos de inspeção de alto custo, nem sempre disponíveis sem licenciamento internacional.

A patente sugere contornar esses pontos por meio da dupla máscara e do padrão em duas etapas, mas não apresenta dados de produção em escala ou taxas de rendimento projetadas.

Avaliação de viabilidade e ceticismo do setor

A existência da patente não garante a aplicação comercial do método. O pesquisador em semicondutores Frederick Chen, responsável por identificar o documento, destaca a ausência de evidências concretas sobre rendimento e custo. Para ele, mesmo que a técnica consiga produzir lotes funcionais, a taxa de sucesso pode ser baixa. Consequentemente, o volume de chips comercialmente aproveitáveis poderia não justificar o investimento, resultando em prejuízo.

Outro ponto de atenção é a ausência de máquinas de litografia UVP de última geração capazes de suportar, de forma confiável, a precisão exigida para linhas tão estreitas. Ainda que a tecnologia UVP seja mais difundida, adaptações específicas podem ser necessárias, elevando despesas com equipamentos auxiliares.

Trâmite regulatório e próximos passos

O pedido de patente foi protocolado em 8 de junho de 2022 junto às autoridades chinesas de propriedade intelectual e chegou ao estágio de publicação em 10 de janeiro de 2025. O processo permanece em análise. Até que ocorra a concessão formal, a Huawei não detém proteção plena sobre o método dentro do território nacional.

Se o documento receber parecer favorável, a empresa poderá avançar para fases de prototipagem industrial, etapa em que a efetividade da dupla máscara e da padronização em duas etapas será comprovada ou descartada. Caso o órgão de patentes solicite ajustes ou rejeite o pedido, o cronograma de desenvolvimento pode sofrer atrasos consideráveis.

O status atual limita-se à conclusão do exame administrativo, etapa cujo resultado ainda não foi divulgado pelas autoridades chinesas.

A expectativa agora se concentra na resposta oficial ao pedido de patente, marco que definirá se a Huawei poderá ou não testar em escala piloto seu método de fabricação de chip de 2 nm.