Huawei rozvířil polovodičový průmysl patentem na výrobu 2nm čipů bez použití extrémní ultrafialové litografie (EUV). Pokud by uspěl, změnil by tím pravidla globální technologické hry – a možná i historii moderního inženýrství.
Když se na chvíli zastavíme a zamyslíme, uvědomíme si rozsah problému. Když mluvíme o nanometrech v mikročipech, máme na mysli vzdálenost oddělující tranzistory (v podstatě digitální neurony) na mikročipu nebo měřítko kritických struktur, které je tvoří.
Nanometr je míra, která nám zůstane, když vydělíme jeden metr jednou miliardou. A teď si představte, že byste do ní umístili miliony tranzistorů, které jsou od sebe vzdáleny tuto vzdálenost, jsou dokonale seřazeny a pracují koordinovaně. Ve skutečnosti může být na jednom čtverečním milimetru takového mikročipu až 250 milionů tranzistorů. A čím méně nanometrů, tím složitější: náročnější na výrobu, dražší na konstrukci a choulostivější na bezchybné fungování.
Huawei's patent for 2nm-class patterning without EUV has been published.https://t.co/G7JYNehVnk pic.twitter.com/o6wRKL1iYl
— Fred Chen (@DrFrederickChen) November 30, 2025
Myšlenka výroby čipů o velikosti 2 nanometrů se stala jedním z největších symbolů technologické síly dneška. Představuje hranici toho, co dnes křemíková fyzika umožňuje v komerčním průmyslu, a zároveň jádro globálního průmyslového a geopolitického soupeření. V tomto měřítku již nejde jen o to „zmenšit“, ale o vypořádání se s kvantovými efekty, únikem proudu a koncentrací tepla v mikroskopických oblastech. V této souvislosti vyvolala možnost, že společnost Huawei našla alternativní způsob, jak tohoto měřítka dosáhnout, nadšení i skepsi. Ne proto, že by čínský gigant nebyl schopen inovací, ale proto, že cesta k 2nm je dnes pevně svázána s technologií, ke které nemá přístup.
Abychom pochopili, proč je 2nm tak důležitý, stojí za to připomenout si, co se získává s každým skokem v uzlu. Obecně řečeno, přechod z 5nm na 2nm umožňuje podle vlastních odhadů výrobců zlepšit výkon až o 25-30 % nebo snížit spotřebu energie o zhruba 30-40 % při stejném výkonu, v závislosti na konkrétní konstrukci čipu. To znamená mobilní telefony, které vydrží déle na stejné baterii, datová centra, která spotřebují méně elektřiny, a superpočítače schopné provádět více výpočtů za sekundu při stejném rozpočtu na energii. Ve světě, kde umělá inteligence, 5G, cloud computing a autonomní vozidla závisí na zpracování obrovského množství dat, se tato výhoda stává strategickým faktorem.
V současné době věrohodně oznámili 2nanometrové čipy pouze dva velcí výrobci. Společnost TSMC plánuje od roku 2025 zahájit sériovou výrobu svého uzlu N2 s novou tranzistorovou architekturou známou jako Gate-All-Around (GAAFET), která je nezbytná pro řízení elektrických proudů v tak malých měřítkách. Společnost Samsung je mezitím ve svých veřejných prohlášeních ještě agresivnější a hodlá v letech 2025 až 2026 nasadit vlastní 2nm čipy, a to jak pro mobilní, tak pro vysoce výkonné počítače, přičemž její plán počítá dokonce s 1,4nm čipem do konce desetiletí. V obou případech je klíč stejný: extrémní ultrafialová litografie.
Co přesně je tato nová tranzistorová architektura? Donedávna se v průmyslu používaly především tranzistory FinFET, u nichž má kanál, kterým prochází proud, tvar trojrozměrné „ploutve“. V měřítku 2 nm začíná tato konstrukce při kontrole úniku proudu selhávat. Tranzistory GAAFET (nebo jejich varianty, např. nanosheet FET) doslova obepínají kanál hradlem tranzistoru ze všech stran, jako by objímaly tok elektronů. To umožňuje mnohem přesnější řízení, snižuje ztráty a umožňuje další miniaturizaci, aniž by se čip stal elektrickým sítem.
Právě zde se objevuje velké úzké hrdlo. Výroba 2 nm čipů se opírá o technologii EUV (Extreme Ultraviolet), která využívá 13,5 nanometrového světla k „nakreslení“ tranzistorů na křemíkovou destičku. V tomto měřítku jsou vnitřní struktury čipu tak malé, že chyba pouhých několika atomů může způsobit jeho nepoužitelnost. Pro lepší pochopení: na 2 nm čipu jsou kritické prvky tranzistoru mnohem menší než jednotlivé viry. Typický virus může měřit 50 až 200 nanometrů; linky a kontakty v 2 nm uzlu jsou desítkykrát menší. Bez technologie EUV se složitost vyšplhá na téměř nezvládnutelnou úroveň.
EUV není jen „další stroj“. Každý nejmodernější skener EUV ve společnosti ASML integruje tisíce velmi přesných součástí, používá atomárně leštěná křemíková a molybdenová zrcadla a vyžaduje lasery schopné generovat plazmu z malých kapiček cínu, které produkují extrémní ultrafialové světlo. Celý systém váží více než 180 tun, je velký jako autobus a jeho cena může přesáhnout 200 milionů dolarů za kus. K jeho provozu jsou zapotřebí téměř dokonalé čisté prostory, pokročilé vakuové systémy a obrovské zdroje energie a chlazení. Není to něco, co by se dalo rychle zopakovat, a to ani s velkorysým rozpočtem.
Problémem pro Huawei je, že tuto technologii monopolizuje pouze jedna společnost na světě, ASML, a právě přístup k jejím strojům určuje hranici mezi těmi, kteří mohou a nemohou konkurovat na špičce polovodičů. Společnost Huawei kvůli technologickým embargům uvaleným USA a jejich spojenci nemůže nakupovat zařízení EUV a je omezena i v přístupu k některým pokročilým variantám DUV (Deep Ultraviolet) litografie. Nemůže ani volně využívat vyspělé výrobce, jako je TSMC, která po sankcích z roku 2020 přestala vyrábět čipy pro Huawei. Toto omezení vysvětluje, proč problém 2 nm není pouze technologický, ale hluboce politický.
V pozadí je tichá válka o kontrolu nad dodavatelským řetězcem polovodičů. Spojené státy přijaly právní předpisy, jako je „zákon o čipech a vědě“, aby podpořily místní výrobu, a zároveň prosazují koordinované kontroly vývozu s Nizozemskem a Japonskem, aby omezily přístup Číny k nejvyspělejším technologiím. Čína na to reagovala vysokými dotacemi pro svůj čipový průmysl, omezením vývozu kritických materiálů, jako je galium a germanium, a masivním úsilím o rozvoj vlastních kapacit v každém článku řetězce, od návrhu přes výrobu až po pokročilé balení.
V této situaci se společnost Huawei rozhodla hledat alternativní cesty. Patent, který společnost podala, popisuje metody výroby čipů „2nm třídy“, aniž by se uchýlila k EUV, s využitím složitějších technik vícenásobného vzorkování a konvenční litografie (DUV), přeskupováním vrstev a sofistikovanějšími trojrozměrnými strukturami. Na papíře je návrh geniální a teoreticky konzistentní. Základní myšlenkou je „simulovat“ rozlišení EUV několikanásobným opakováním procesu expozice DUV, mírným posunem masek a tak získat mnohem jemnější linie a prostory, než by umožnil jediný průchod.
Tato strategie, obecně známá jako multi-patterning (dvojitý, trojitý nebo čtyřnásobný patterning), není nová: již se používá na pokročilých uzlech, jako je 7 nm nebo 5 nm, pro určité kritické vrstvy i ve výrobních závodech, které mají EUV. Rozdíl je v tom, že ve scénáři společnosti Huawei by multi-patterning již nebyl doplňkem, ale stal by se ústředním pilířem výrobního procesu. To znamená posunout hranice přesného zarovnání masek, mechanické stability destiček a kvality fotorezistového materiálu.
Výroba takto pokročilých čipů bez EUV zahrnuje několikanásobné opakování litografického procesu na stejné vrstvě s extrémně přesným zarovnáním. Každé opakování zvyšuje riziko chyby, snižuje výtěžnost na wafer a zvyšuje náklady. Ve větších uzlech je tato strategie životaschopná. U 2 nm je na hranici fyzikálních možností. Proto i giganti jako TSMC a Samsung, kteří mají desítky let zkušeností a téměř neomezené zdroje, jsou při udržování přijatelné výrobní rychlosti kriticky závislí na EUV. Bez EUV se počet procesních kroků násobí a s ním i pravděpodobnost, že se něco pokazí.
Výzva se navíc neomezuje pouze na „kreslení“ malých tranzistorů. Se zmenšující se velikostí se objevují problémy, které byly dříve druhořadé: statistická variabilita materiálů (o jeden atom více či méně v kritické oblasti může změnit chování tranzistoru), nárůst elektrického odporu v ultratenkých propojeních nebo obtížné odvádění tepla v oblastech, kde se soustřeďují miliardy operací za sekundu. Řešit to vše bez přístupu k nejmodernějším strojům je jako snažit se postavit mrakodrap s tesařskými nástroji: teoreticky je to možné, ale v praxi mimořádně složité.
V tomto smyslu není to, co Huawei navrhuje, ani tak okamžitou demonstrací průmyslových schopností, jako spíše strategickým signálem. Společnost dává najevo, že se nesmířila s tím, že by byla vynechána z extrémní miniaturizace, a že zkoumá způsoby, jak bezprecedentní technologickou blokádu obejít. Není sama: čínský výrobce SMIC již překvapil průmysl výrobou 7nm čipů pouze pomocí DUV litografie, což mnozí ještě před několika lety považovali za nereálné. Tento úspěch však doprovázely omezené výnosy a vysoké náklady, což dobře ilustruje, jaké oběti tato alternativní cesta vyžaduje.
Stojí za to zdůraznit klíčový rozdíl: navrhnout potenciální řešení není totéž jako vyrobit miliony spolehlivých, účinných a nákladově efektivních čipů. Mezi patentem a zralou výrobní linkou je propast let testování, vylepšování a neúspěchů. V polovodičovém průmyslu se úspěch neměří jen podle toho, „jestli se to dá vyrobit“, ale podle toho, kolik dobrých čipů se získá na jeden plátek (výtěžnost), kolik každý z nich stojí a jak dlouho trvá cesta od návrhu na papíře ke komerčnímu výrobku.
Nedávná zkušenost společnosti Huawei dobře ilustruje tento rozdíl. V roce 2023 společnost uvedla na trh model Mate 60 Pro s čipem Kirin 9000S vyrobeným 7nm technologií společností SMIC, a to na pozadí přísných technologických omezení. Tento krok byl interpretován jako demonstrace odolnosti, ale také jasně ukázal, že dosažení uzlu je jen částí příběhu: rozhodující zůstává výkon, energetická účinnost a schopnost vyrábět ve velkém měřítku. Přijmout tento přístup „inženýrství proti proudu“ ze 7nm na 2nm by znamenalo několikanásobně obtížnější skok.
Existuje také základní faktor, který situaci dále komplikuje: samotná definice „2 nm“ je v jistém smyslu komerční nálepkou. Počet nanometrů doprovázející každý uzel již léta neodpovídá přímo konkrétnímu fyzikálnímu měření, ale kombinaci hustoty tranzistorů, výkonu a zlepšení oproti předchozím generacím. Jinými slovy, dva „2nm“ uzly od různých výrobců se mohou lišit skutečnou hustotou, spotřebou energie a výkonem. Když Huawei ve svém patentu hovoří o „2nm třídě“, naznačuje tím, že jeho proces by mohl dosáhnout srovnatelných vlastností s těmito uzly, i když technologická cesta je odlišná.
Mezitím se průmysl již dívá za hranice tradičního křemíku. Společnosti a výzkumná střediska zkoumají materiály, jako je germanium, arsenid gallia nebo dvojrozměrné polovodiče, aby mohly dále škálovat, až křemík dosáhne svých praktických limitů. Zkoumají se také radikálně odlišné architektury, jako jsou neuromorfní počítače nebo fotonické čipy, které ke zpracování informací využívají světlo místo elektronů. V tomto kontextu jsou 2 nm cílem a zároveň přechodem: posledním velkým skokem v rámci současného paradigmatu předtím, než se průmysl bude muset znovu a důkladněji vynalézt.
V současné době panuje v tomto odvětví jasná shoda. 2 nanometry existují, ale jsou neoddělitelné od EUV a extrémně koncentrovaného globálního dodavatelského řetězce. Společnost Huawei, vyloučená z této technologie, se snaží nově definovat pravidla pomocí inženýrství a trpělivosti. Zda se jí to podaří, je otevřenou otázkou. Jisté se zdá být, že i když se jí podaří vyrábět čipy „2nm třídy“ alternativními cestami, náklady, výkon a rychlost přijetí budou stejně důležité jako samotný technický úspěch.
V každém případě jeho hazard ilustruje, do jaké míry už závod o polovodiče není jen příběhem menších tranzistorů, ale odrazem toho, jak se věda, průmysl a geopolitika definitivně propletly. Vzdálenost mezi dvěma tranzistory, měřená v nanometrech, se stala nepřímým měřítkem hospodářské, vojenské a technologické síly zemí. A na této šachovnici je každý nový patent, každý litografický stroj a každé omezení vývozu tahem ve hře, která se hraje v planetárním měřítku.