24 июня 2026
Три крупнейших производителя микросхем — ASML, TSML и Imec — представили решения для производства транзисторов из ультратонких 2D-материалов на больших пластинах.На конференции VLSI 2026, посвящённой технологиям и микрочипам, которая проходит на этой неделе на Гавайях, Исследовательский центр полупроводников Imec (Бельгия), производитель литографического оборудования ASML (Нидерланды) и производитель чипов TSMC (Тайвань) объявили о коммерческом процессе производства транзисторов с использованием двумерных материалов.
Три крупнейшие компании объявили об успешном исследовании и производстве вспомогательных транзисторов nFET и pFET на одной и той же стандартной пластине диаметром 300 мм со сверхмалым расстоянием между затвором и выводом — 50 нм. Это первый случай, когда 2D-транзисторы такого размера были изготовлены с использованием технологии, совместимой с современными промышленными заводами по производству микросхем.
Альянс компаний Imec, ASML и TSMC сотрудничает в области исследований и разработки транзисторов из двумерных материалов. Фото: Dempa Digital.
По данным Tom's Hardware, на протяжении более 50 лет мировая индустрия производства микросхем работала в соответствии с законом Мура, стремясь уменьшать размер транзисторов, чтобы помещать в микропроцессоры больше элементов, делая компьютеры быстрее, дешевле и энергоэффективнее. Однако кремний — основной материал современных процессорных чипов — достиг своих физических пределов. Когда транзисторы становятся слишком маленькими, ток начинает просачиваться через разделяющие их барьеры, что приводит к потере энергии, выделению тепла и снижению производительности устройства. Производители микросхем ранее откладывали достижение этого предела, используя архитектуру FinFET или Gate-All-Around (GAA), но эксперты сходятся во мнении, что для продолжения процесса миниатюризации микросхем необходим новый материал.
Двумерные материалы — многообещающий кандидат. В отличие от традиционных трехмерных материалов, двумерные материалы состоят всего из нескольких атомных слоев. Благодаря своей исключительной тонкости они позволяют гораздо лучше контролировать прохождение тока через транзисторы, устраняя утечку энергии. Самой большой проблемой на протяжении многих лет было внедрение двумерных материалов в производственный процесс. Создание нескольких тестовых чипов сильно отличается от производства миллиардов транзисторов на большой пластине с низким процентом брака.
Прорывным решением для альянса компаний Imec, ASML и TSMC стала оптимизация этого процесса. Благодаря сочетанию технологии EUV-литографии от ASML с инвертированной архитектурой тонкопленочных транзисторов они сократили длину канала до 28 нм. В результате процент стабильно работающих транзисторов достиг 94 % на всей 300-миллиметровой пластине.
Этот оглушительный успех стал возможен благодаря сотрудничеству трех крупных игроков в глобальной цепочке поставок полупроводников. Компания Imec проводит углубленные исследования, ASML поставляет запатентованное производственное оборудование, а TSMC обладает лучшими на сегодняшний день возможностями для крупномасштабного производства.
Участие компании ASML гарантирует, что новые 2D-транзисторы можно будет производить с помощью существующих установок для экстремальной ультрафиолетовой литографии. Крупным производителям микросхем не придется сносить и перестраивать многомиллиардные мегафабрики только ради того, чтобы внедрить новую технологию. Кроме того, участие TSMC, производителя микросхем для Apple, Nvidia, AMD и других компаний, подтверждает, что у этой технологии огромный коммерческий, а не только теоретический потенциал.
Из-за стремительного развития искусственного интеллекта центры обработки данных потребляют огромное количество электроэнергии. Что касается пользователей, то для работы функций искусственного интеллекта непосредственно на устройствах требуются мощные чипы и большие аккумуляторы. Ожидается, что ключом к решению этой проблемы станут транзисторы на основе 2D-материалов. Благодаря способности работать с высокой эффективностью, потребляя при этом меньше энергии, эта технология позволит создавать смартфоны с увеличенным временем автономной работы, тонкие и легкие ноутбуки без вентиляторов охлаждения, а также суперкомпьютерные системы с искусственным интеллектом, которые будут обрабатывать данные с молниеносной скоростью.
Однако коммерциализация 2D-чипов вряд ли произойдет в ближайшие несколько лет. Путь от оптимизации процесса до массового производства в полупроводниковой промышленности обычно занимает десятилетия. По прогнозам экспертов, первые коммерческие применения 2D-чипов появятся не раньше 2030-х годов. Сначала они будут использоваться в специализированных высокопроизводительных вычислительных системах, а затем получат широкое распространение в обычных мобильных устройствах.