Технологический процесс в электронной промышленности

Основная статья: Электронная промышленность

Технологический процесс полупроводникового производства — технологический процесс по изготовлению полупроводниковых (п/п) изделий и материалов; часть производственного процесса по изготовлению п/п изделий (транзисторов, диодов и т. п.); состоит из: последовательности технологических (обработка, сборка) и контрольных операций.

Кристаллический кремний

Фото микропроцессора Apple/^[англ.], предназначенного для первого Apple Macintosh.

При производстве п/п изделий применяется фотолитография и литографическое оборудование. Разрешающая способность (в мкм и нм) этого оборудования (т. н. проектные нормы) и определяет название применяемого конкретного технологического процесса.

Совершенствование технологии и пропорциональное уменьшение размеров п/п структур способствуют улучшению характеристик (размеры, энергопотребление, рабочие частоты, стоимость) полупроводниковых приборов (микросхем, процессоров, микроконтроллеров и т. д.). Особую значимость это имеет для процессорных ядер, в аспектах потребления электроэнергии и повышения производительности, поэтому ниже указаны процессоры (ядра) массового производства на данном техпроцессе.

Этапы технологического процесса при производстве микросхем

Пластина монокристаллического кремния с готовыми микросхемами

Технологический процесс производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (микропроцессоров, модулей памяти и др.) включает нижеследующие операции.

• Механическую обработку полупроводниковых пластин — получают пластины полупроводника со строго заданной геометрией, нужной кристаллографической ориентацией (не хуже ±5 %) и классом чистоты поверхности. Эти пластины в дальнейшем служат заготовками в производстве приборов или подложками для нанесения эпитаксиального слоя.
• Химическую обработку (предшествующую всем термическим операциям) — удаление механически нарушенного слоя полупроводника и очистка поверхности пластины. Основные методы химической обработки: жидкостное и газовое травление, плазмохимические методы. Для получения на пластине рельефа (профилирование поверхности) в виде чередующихся выступов и впадин определённой геометрии, для вытравливания окон в маскирующих покрытиях, для проявления скрытого изображения в слое экспонированного фоторезиста, для удаления его заполимеризированных остатков, для получения контактных площадок и разводки в слое металлизации применяют химическую (электрохимическую) обработку.
• Эпитаксиальное наращивание слоя полупроводника — осаждение атомов полупроводника на подложку, в результате чего на ней образуется слой, кристаллическая структура которого подобна структуре подложки. При этом подложка часто выполняет лишь функции механического носителя.
• Получение маскирующего покрытия — для защиты слоя полупроводника от проникновения примесей на последующих операциях легирования. Чаще всего проводится путём окисления эпитаксиального слоя кремния в среде кислорода при высокой температуре.
• Фотолитография — производится для образования рельефа в диэлектрической плёнке.
• Введение электрически активных примесей в пластину для образования отдельных p- и n-областей — нужно для создания электрических переходов, изолирующих участков. Производится методом диффузии из твёрдых, жидких или газообразных источников, основными диффузантами в кремний являются фосфор и бор.

Термическая диффузия — направленное перемещение частиц вещества в сторону убывания их концентрации: определяется градиентом концентрации. Часто применяется для введения легирующих примесей в полупроводниковые пластины (или выращенные на них эпитаксиальные слои) для получения противоположного, по сравнению с исходным материалом, типа проводимости либо элементов с более низким электрическим сопротивлением.

Ионное легирование (применяемое при изготовлении полупроводниковых приборов с большой плотностью переходов, солнечных батарей и СВЧ-структур) определяется начальной кинетической энергией ионов в полупроводнике и выполняется в два этапа: полупроводниковую пластину на вакуумной установке внедряют ионы; производится отжиг при высокой температуре. В результате восстанавливается нарушенная структура полупроводника и ионы примеси занимают узлы кристаллической решётки.

• Получение омических контактов и создание пассивных элементов на пластине — с помощью фотолитографической обработки в слое оксида, покрывающем области сформированных структур, над предварительно созданными сильно легированными областями n⁺- или p⁺-типа, которые обеспечивают низкое переходное сопротивление контакта, вскрывают окна. Затем методом вакуумного напыления всю поверхность пластины покрывают слоем металла (металлизируют), излишек металла удаляют, оставив его только на местах контактных площадок и разводки. Полученные таким образом контакты, для улучшения адгезии материала контакта к поверхности и уменьшения переходного сопротивления, термически обрабатывают (операция вжигания). В случае напыления на материал оксида специальных сплавов получают пассивные тонкоплёночные элементы — резисторы, конденсаторы, индуктивности.
• Добавление дополнительных слоёв металла (в современных процессах — около 10 слоёв), между слоями располагают диэлектрик (англ. inter-metal dielectric, IMD) со сквозными отверстиями.
• Пассивация поверхности пластины. Перед контролем кристаллов необходимо очистить их внешнюю поверхность от различных загрязнений. Более удобной (в технологическом плане) является очистка пластин непосредственно после скрайбирования или резки диском, пока они ещё не разделены на кристаллы. Это целесообразно и потому, что крошки полупроводникового материала, образуемые при скрайбировании или надрезании пластин, потенциально являются причиной появления брака при разламывании их на кристаллы с образованием царапин при металлизации. Наиболее часто пластины очищают в деионизированной воде на установках гидромеханической (кистьевой) отмывки, а затем сушат на центрифуге, в термошкафу при температуре не более 60 °C или инфракрасным нагревом. На очищенной пластине определяются дефекты, вносимые операцией скрайбирования и разламывания пластин на кристаллы, а также при ранее проводившихся операциях — фотолитографии, окислении, напылении, измерении (сколы и микротрещины на рабочей поверхности, царапины и другие повреждения металлизации, остатки оксида на контактных площадках, различные остаточные загрязнения в виде фоторезиста, лака, маркировочной краски и т. п.).
• Тестирование неразрезанной пластины. Обычно это испытания зондовыми головками на установках автоматической разбраковки пластин. В момент касания зондами разбраковываемых структур измеряются электрические параметры. В процессе маркируются бракованные кристаллы, которые затем отбрасываются. Линейные размеры кристаллов обычно не контролируют, так как их высокая точность обеспечивается механической и электрохимической обработкой поверхности
• Разделение пластин на кристаллы — механически разделяет (разрезанием) пластину на отдельные кристаллы.
• кристалла и последующие операции монтажа кристалла в корпус и герметизация — присоединение к кристаллу выводов и последующая упаковка в корпус с последующей его герметизацией.
• Электрические измерения и испытания — проводятся с целью отбраковки изделий, имеющих несоответствующие технической документации параметры. Иногда специально выпускаются микросхемы с «открытым» верхним пределом параметров, допускающих впоследствии работу в нештатных для остальных микросхем режимах повышенной нагрузки (см., например, Разгон компьютеров).
• Выходной контроль, завершающий технологический цикл изготовления устройства, весьма важная и сложная задача (так, для проверки всех комбинаций схемы, состоящей из 20 элементов с 75 (совокупно) входами, при использовании устройства, работающего по принципу функционального контроля со скоростью 10⁴ проверок в секунду, потребуется 10¹⁹ лет)
• Маркировка, нанесение защитного покрытия, упаковка — завершающие операции перед отгрузкой готового изделия конечному потребителю.

Для выполнения требований электронной производственной гигиены строят особо чистые помещения («чистые комнаты»), в которых люди могут находиться только в

Технологии производства полупроводниковой продукции с субмикронными размерами элементов основаны на чрезвычайно широком круге сложных физико-химических процессов: получение тонких плёнок термическим и ионно-плазменным распылением в вакууме, механическая обработка пластин производится по 14-му классу чистоты с отклонением от плоскостности не более 1 мкм, широко применяется ультразвук и лазерное излучение, используются отжиг в кислороде и водороде, рабочие температуры при плавлении металлов достигают более 1500 °C, при этом диффузионные печи поддерживают температуру с точностью 0,5 °C, широко применяются опасные химические элементы и соединения (например, белый фосфор).

Всё это обусловливает особые требования к производственной гигиене, так называемую «электронную гигиену», ведь в рабочей зоне обработки полупроводниковых пластин или на операциях сборки кристалла не должно быть более пяти пылинок размером 0,5 мкм в 1 л воздуха. Поэтому в чистых комнатах на фабриках по производству подобных изделий все работники обязаны носить специальные комбинезоны. В рекламных материалах Intel спецодежда работников получила название bunny suit («костюм кролика»).

Материалы

Сверхвысокочистый природный кварц является одним из важнейших компонентов, используемых при производстве полупроводников — он применяется при изготовлении тиглей, необходимых для очистки кремниевых пластин.

В процессе производства используется множество токсичных материалов, к ним относятся:

• ядовитые добавки, такие как мышьяк, сурьма и фосфор;
• ядовитые соединения, такие как арсин и фосфин при легировании ионной имплантацией, гексафторид вольфрама, используемые при CVD-осаждении вольфрама в межсоединениях транзисторов, и силаны, используемые для осаждения поликремния;
• высокореактивные жидкости, такие как перекись водорода, дымящая азотная кислота, серная кислота и плавиковая кислота, используемые при травлении и очистке.

Техпроцессы 1970—1980-х

Ранние техпроцессы, до стандартизации NTRS (National Technology Roadmap for Semiconductors) и ITRS, обозначались «xx мкм» (xx микрон), где xx сперва обозначало техническое разрешение литографического оборудования, затем стало обозначать длину затвора транзистора, полушаг линий металла (half pitch) и ширину линий металла. В 1970-х существовало несколько техпроцессов, в частности 20, 10, 8, 6, 4, 3, 2 мкм; в среднем, каждые три года происходило уменьшение шага с коэффициентом 0,7

Прогресс миниатюризации и сравнение размеров техпроцесса с некоторыми микроскопическими объектами и длиной волны видимого света

3 мкм

3 мкм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1975 году Zilog (Z80) и в 1979 году Intel (Intel 8086). Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 3 мкм.

1,5 мкм

1,5 мкм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому Intel в 1982 году. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 1,5 мкм.

• Intel 80286

0,8 мкм

0,8 мкм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в конце 1980-х — начале 1990-х годов компаниями Intel и IBM.

• Intel 80486 (1989 год)
• MicroSPARC I (1992 год)
• Первые Intel P5 Pentium на частотах 60 и 66 МГц (1993 год)

0,6 мкм / 0,5 мкм

Техпроцесс, достигнутый производственными мощностями компаниями Intel и IBM в 1994—1995 годах.

• 80486DX4 CPU (1994 год)
• IBM/Motorola PowerPC 601, первый чип архитектуры PowerPC
• Intel Pentium на частотах 75, 90 и 100 МГц
• МЦСТ-R100 (1998, 0,5 мкм, 50 МГц)

Техпроцессы 1990-х годов

Обозначения для техпроцессов, внедренных начиная с середины 1990-х годов, были стандартизованы NTRS и ITRS и стали называться «Technology Node» или «Cycle». Реальные размеры затворов транзисторов логических схем стали несколько меньше, чем обозначено в названии техпроцессов 350 нм — 45 нм благодаря внедрению технологий resist-pattern-thinning и resist ashing. С этих пор коммерческие названия техпроцессов перестали соответствовать длине затвора.

С переходом на следующий техпроцесс ITRS площадь, занимаемая стандартной ячейкой 1 бита памяти SRAM, в среднем уменьшалась вдвое. В период с 1995 по 2008 года такое удвоение плотности транзисторов происходило в среднем каждые 2 года.

350 нм

350 нм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1995—1997 годах ведущими компаниями — производителями микросхем, такими как Intel, IBM, и TSMC. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 0,35 мкм.

• AMD Am5x86 1995
• AMD K5 1996
• AMD K6 (Model 6) 1997
• Intel Pentium MMX (P55)
• Intel Pentium Pro
• Pentium II (Klamath)
• МЦСТ-R150 (2001, 150 МГц)

250 нм

250 нм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1998 году ведущими компаниями — производителями микросхем. Соответствует линейному разрешению литографического оборудования, примерно равному 0,25 мкм.

Используется до 6 слоёв металла, минимальное количество литографических масок — 22^{[источник не указан 3692 дня]}.

• AMD K6 (Model 7) 1998
• AMD K6-2 1998
• AMD K6-III 1999
• Pentium II (Deschutes)
• Pentium III (Katmai)

180 нм

180 нм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 1999 году ведущими компаниями — производителями микросхем. Соответствует удвоению плотности размещения по отношению к предыдущему техпроцессу 0,25 мкм. Также впервые используются внутренние соединения на основе медных соединений (Copper-based chips) с меньшим сопротивлением, чем у ранее применявшегося алюминия.

Содержит до 6-7 слоёв металла. Минимальное количество литографических масок — около 22^{[источник не указан 3692 дня]}.

• AMD K6-2+ (Model 13) 2000
• AMD K6-III+ (Model 13) 2000
• AMD Athlon (Orion, Pluto) 1999
• AMD Athlon XP (Thunderbird, Palomino)
• Intel Pentium III (Coppermine)
• Intel Pentium 4 Willamette

130 нм

130 нм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому в 2001 году ведущими компаниями — производителями микросхем. В соответствии с моделями ITRS, соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 0,18 мкм.

• Intel Pentium III Tualatin — июнь 2001
• Intel Celeron Tualatin-256 — октябрь 2001
• Intel Pentium M Banias — март 2003
• Intel Pentium 4 Northwood — январь 2002
• Intel Celeron Northwood-128 — сентябрь 2002
• Intel Xeon Prestonia и Gallatin — февраль 2002
• AMD Athlon XP Thoroughbred, Thorton и Barton
• AMD Athlon MP Thoroughbred — август 2002
• AMD Athlon XP-M Thoroughbred, Barton и Dublin
• AMD Duron Applebred — август 2003
• AMD K7 Sempron Thoroughbred-B, Thorton и Barton — июль 2004
• AMD K8 Sempron Paris — июль 2004
• AMD Athlon 64 Clawhammer и Newcastle — сентябрь 2003
• AMD Opteron Sledgehammer — июнь 2003
• МЦСТ Эльбрус 2000 (1891BM4Я) — июль 2008
• МЦСТ-R500S (1891ВМ3) — 2008, 500 МГц

Техпроцессы менее 100 нм

Для обозначения более тонких техпроцессов разные технологические альянсы могут следовать различным рекомендациям (Foundry/IDM). В частности, TSMC использует обозначения 40 нм, 28 нм и 20 нм для техпроцессов, сходных по плотности с процессами Intel 45 нм, 32 нм и 22 нм соответственно.

90 нм

90 нм — техпроцесс, соответствующий уровню полупроводниковой технологии, которая была достигнута к 2002—2003 годам. В соответствии с моделями ITRS, соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 0,13 мкм.

Технологический процесс с проектной нормой 90 нм часто используется с технологиями напряженного кремния, а также c новыми диэлектрическими материалами с низкой диэлектрической проницаемостью (low-k-диэлектрик).

• Intel Pentium 4 (Prescott)
• AMD Turion 64 X2 (мобильный)
• МЦСТ-R1000 (4 ядра, 1 ГГц)
• Эльбрус-S (2010)

65 нм

65 нм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2004 году ведущими компаниями — производителями микросхем. В соответствии с моделями ITRS, соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 90 нм.

• Intel Pentium 4 (Cedar Mill) — 2006-01-16
• Intel Pentium D 900-series — 2006-01-16
• Intel Celeron D (Cedar Mill cores) — 2006-05-28
• Intel Celeron M
• Intel Core — 2006-01-05
• Intel Core 2 — 2006-07-27
• Intel Core 2 Duo
• Intel Core 2 Quad
• Intel Xeon — 2006-03-14
• AMD Athlon 64 — 2007-02-20
• AMD Phenom X3, X4
• AMD Turion 64 X2 (мобильный)
• AMD Turion 64 X2 Ultra (мобильный)
• STI Cell — PlayStation 3 — 2007-11-17
• Microsoft Xbox 360 «Falcon» CPU — 2007-09
• Microsoft Xbox 360 «Opus» CPU — 2008
• Microsoft Xbox 360 «Jasper» CPU — 2008-10
• Microsoft Xbox 360 «Jasper» GPU — 2008-10
• Sun UltraSPARC T2 — 2007-10
• TI OMAP 3 (SoC) — 2008-02
• VIA Nano — 2008-05
• Loongson — 2009
• Эльбрус-4С — 2014

45 нм / 40 нм

45 нм и 40 нм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2006—2007 годам ведущими компаниями — производителями микросхем. В соответствии с моделями ITRS, соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 65 нм.

Для микроэлектронной промышленности стал революционным, так как это был первый техпроцесс, использующий технологию high-k/metal gate (HfSiON/TaN в технологии компании Intel), для замены физически себя исчерпавших SiO₂/poly-Si

• Intel Core 2 Duo
• Intel Core 2 Quad
• AMD Phenom II X2, X3, X4, X6
• AMD Athlon II X2, X3, X4
• Fujitsu SPARC64 VIIIfx
• XCGPU (APU от GlobalFoundries, с 2010)

32 нм / 28 нм

32 нм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2009—2010 годам ведущими компаниями — производителями микросхем. В соответствии с моделями ITRS, соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 45 нм.

Осенью 2009 компания Intel находилась на этапе перехода к этому новому техпроцессу. С начала 2011 начали производиться процессоры по данному техпроцессу.

В третьем квартале 2010 года на новых мощностях расположенной на Тайване фабрики Fab 12 компании TSMC начался серийный выпуск продукции по технологии, получившей маркетинговое обозначение «28-нанометров» (не является обозначением, рекомендуемым ITRS).

• Intel Sandy Bridge
• Intel Saltwell
• AMD Bulldozer
• AMD ^[англ.] (второе поколение Bulldozer)
• APU от AMD: Llano и Trinity (второе поколение AMD APU)
• Многоядерные процессоры Snapdragon фирмы Qualcomm.
• Мобильные процессоры Apple A7, изготовляемые Samsung.
• AMD ^[англ.] (третье поколение Bulldozer — 2014)
• Baikal-T1 — 2015
• Эльбрус-8С (восьмиядерный процессор серверного класса с архитектурой «Эльбрус» — 2015)

В мае 2011 по технологии 28 нм фирмой Altera была выпущена самая большая в мире микросхема, состоящая из 3,9 млрд транзисторов.

22 нм / 20 нм

22 нм — техпроцесс, соответствующий уровню технологии, достигнутому к 2009—2012 годам ведущими производителями микросхем. Соответствует удвоению плотности размещения элементов по отношению к предыдущему техпроцессу 32 нм.

22-нм элементы формируются путём фотолитографии, в которой маска экспонируется светом с длиной волны 193 нм.

В 2008 году на ежегодной выставке высоких технологий International Electron Devices Meeting в Сан-Франциско технологический альянс компаний IBM, AMD и Toshiba продемонстрировал ячейку памяти SRAM, выполненную по 22-нм техпроцессу из транзисторов типа FinFET, которые, в свою очередь, выполняются по прогрессивной технологии high-k/metal gate (затворы транзистора изготавливаются не из кремния, а из гафния), площадью всего 0,128 мкм² (0,58×0,22 мкм).

Также о разработке ячейки памяти типа SRAM площадью 0,1 мкм², созданной по техпроцессу 22 нм, объявили IBM и AMD.
Первые работоспособные тестовые образцы регулярных структур (SRAM) представлены публике компанией Intel в 2009 году. 22-нм тестовые микросхемы представляют собой память SRAM и логические модули. SRAM-ячейки размером 0,108 и 0,092 мкм² функционируют в составе массивов по 364 млн бит. Ячейка площадью 0,108 мкм² оптимизирована для работы в низковольтной среде, а ячейка площадью 0,092 мкм² является самой миниатюрной из известных сегодня ячеек SRAM.

По такой технологии производятся (с начала 2012 года):

• Intel Ivy Bridge / Ivy Bridge-E
• Intel Haswell (последователь Ivy Bridge, со встроенным GPU).
• Intel ^[англ.]-M (мобильные Pentium и Celeron (Atom) на микроархитектуре Silvermont; сентябрь 2013)

16 нм / 14 нм

Транзистор с вертикально расположенным затвором (Fin Field Effect Transistor — Полевой с затвором-плавником)

По состоянию на май 2014 компания Samsung продолжала разработки техпроцессов 14 нм LPE/LPP; а выпускать процессоры для Apple планирует в 2015 году.

По состоянию на сентябрь 2014 TSMC продолжала разработку 16-нм техпроцесса на транзисторах с вертикально расположенным затвором (Fin Field Effect Transistor, FinFET) и планировала начать 16-нм производство в 1 квартале 2015 года.

Согласно экстенсивной стратегии фирмы Intel, уменьшение техпроцесса до 14 нм изначально ожидалось через год после представления чипа Haswell (2013); процессоры на новом техпроцессе будут использовать архитектуру с названием Broadwell. Для критических слоёв техпроцесса 14 нм Intel потребовалось применение масок с технологией Inverse Lithography (ILT) и SMO (Source Mask Optimization).

• процессоры Celeron N3000, N3050, N3150 и Pentium N3700 () — начало продаж — апрель 2015
• Coffee Lake — десктопные процессоры от Intel (24 сентября 2017)
• AMD Ryzen — десктопные процессоры от AMD (2017)
• Мобильные процессоры Apple A10

Компания МЦСТ в 2021 году представила 16-нм процессор Эльбрус-16С.

В апреле 2018 года AMD представила процессоры Zen+ на улучшенном 14-нм техпроцессе, условно обозначенном как «12 нм»:

• Ryzen 5 2600 и 2600X
• Ryzen 7 2700 и 2700X

Техпроцессы с 2010-х годов по настоящее время

12 нм / 10 нм

Основная статья: 10 nm^[англ.]*

Тайваньский производитель United Microelectronics Corporation (UMC) сообщил, что присоединится к технологическому альянсу IBM для участия в разработке 10-нм CMOS-техпроцесса.

В 2011 году публиковалась информация о планах Intel по внедрению 10-нм техпроцесса к 2018 году, в октябре 2017 Intel сообщил о планах начать производство до конца 2017 года, но в итоге, после выпуска крайне ограниченной партией 10-нм мобильного процессора Intel Core i3-8121U в 2018, массовое производство процессоров Intel по 10-нм техпроцессу началось только в 2019 году для мобильных устройств и в 2020 для десктопных.

Пробный выпуск продукции по нормам 10 нм намечался компанией TSMC на 2015 год, а серийный — на 2016.

В начале 2017 года выпуск 10 нм составлял около 1 % от продукции TSMC.

Samsung запустил 10-нм производство в 2017 году.

• Apple A11 Bionic — 64-битный шестиядерный процессор для iPhone 8 (2017).
• Cannon Lake — первое поколение нескольких моделей 10-нм мобильных процессоров Intel с отключенным графическим ядром.
• Ice Lake — второе поколение 10-нм процессоров Intel.
• Snapdragon 835.
• Snapdragon 845.

7 нм

Основная статья: 7 nm

Модели FinFET структур (справа, полевой с круговым затвором /нанонитевый)

В 2018 году на фабриках TSMC началось производство мобильных процессоров Apple A12, Kirin 980, а также Snapdragon 855. Производство 7-нм процессоров на архитектуре x86 задерживается, первые образцы на данной архитектуре появляются не раньше 2019 года. Согласно интернет-изданию Russian Tom’s Hardware Guide, с помощью первого поколения 7-нм техпроцесса TSMC может разместить 66 миллионов транзисторов на квадратном миллиметре, в то же время с помощью 10-нм техпроцесса Intel может разместить на аналогичной площади 100 миллионов транзисторов. Переход на второе поколение^{[прояснить]} 7-нм техпроцесса у TSMC состоялся в 2019 году. Первым массовым продуктом, произведённым по этому техпроцессу, стал Apple A13.

Intel при 7-нм техпроцессе (ожидается в 2022 году), согласно изданию Hardwareluxx, планирует разместить 242 млн транзисторов на квадратном миллиметре.

Китайская SMIC с 2021 года выпускает 7-нм чипы на своём старом оборудовании

Продукты:

• Apple A12X (с 2018)
• Zen 2 (микроархитектура) от AMD
  • серверные процессоры Epyc; ожидаются в 2019 году
  • десктопные процессоры Matisse от AMD; в продаже с начала июля 2019 года
  • графический ускоритель Vega от AMD
• ^[англ.] (микроархитектура) от AMD
• Snapdragon 855
• Snapdragon 865
• Exynos 990
• HiSilicon Kirin 980
• новое поколение 8-ядерных APU Ryzen 4000 (кодовое имя Renoir) от AMD

6 нм / 5 нм

Основная статья: 5 nm

16 апреля 2019 года компания TSMC анонсировала освоение технологического процесса 6 нм в рисковом производстве, что позволяет повысить плотность упаковки элементов микросхем на 18 %, данный техпроцесс является более дешёвой альтернативной техпроцессу 5 нм, он позволяет легко масштабировать топологии, разработанные для 7 нм.

В первой половине 2019 года TSMC начала рисковое производство чипов по 5-нм техпроцессу; переход на эту технологию позволяет повысить плотность упаковки электронных компонентов на 80 % и повысить быстродействие на 15 %. Согласно China Renaissance, техпроцесс TSMC N5 включает в себя 170 миллионов транзисторов на квадратный миллиметр.

Samsung в марте 2017 года презентовал дорожную карту по выпуску процессоров по 7- и 5-нм технологиям. В ходе презентации вице-президент Samsung по технологии Хо-Кью Кан отметил, что многие производители столкнулись с проблемой при разработке технологий меньше 10 нм. Однако Samsung справилась с задачей, ключом к которой стало использование полевого транзистора с «кольцевым» затвором (GAAFET^[англ.]*). Эти транзисторы позволят компании продолжить уменьшать элементы до размера 7 и 5 нм. Для изготовления пластин компания применит технологию экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV). В 2020 году Samsung начал массовое производство 5-нм чипов. Плотность техпроцесса Samsung 5LPE при этом составила 125—130 миллионов транзисторов на квадратный миллиметр.

Первым массовым продуктом, произведённым по 5-нм техпроцессу, стал Apple A14, представленный в сентябре 2020 года. В ноябре 2020 года был представлен процессор Apple M1, предназначенный для компьютеров линейки Macintosh.

4 нм

См. также: ^[англ.]

В конце 2021 г. состоялся анонс первого в мире 4-нанометрового процессора. Над ним работала компания MediaTek, и он был предназначен для смартфонов. Его производством занималась тайваньская TSMC. Массовое производство было запущено в 4 квартале 2021 года. Первые смартфоны на его основе появились в I квартале 2022 г.

В конце 2021 года TSMC также начала производство чипов по техпроцессу N4 (4-нм). Эта технология была призвана обеспечить дополнительные преимущества по производительности и энергопотреблению по сравнению с N5, но с теми же принципами и инфраструктурой проектирования и программами моделирования SPICE. Кроме того, N4 расширила возможности использования инструментов литографии в крайнем ультрафиолетовом диапазоне (EUV), что сократило количество маскирующих слоёв, этапов производства, а следовательно, рисков и затрат. На полную мощность производство вышло в 2022 году.

В сентябре 2022 года был представлен мобильный процессор Apple A16, выпущенный по 4 нанометрам.

Samsung начала массовое производство 4-нм чипов третьего поколения в первой половине 2023 года.

3 нм

См. также: 3 nm

Исследовательский центр ИМЕК (Бельгия) и компания Cadence Design Systems создали технологию и в начале 2018 года выпустили первые пробные образцы микропроцессоров по технологии 3 нм.

По данным TSMC, у которой 3-нанометровая топология появилась в конце 2020 году, переход на неё позволит нарастить производительность процессоров на 10—15 % в сравнении с нынешними 5-нм чипами, а их энергопотребление снизится на 25—30 %. Ожидается, что пластина с 3-нм чипами будет стоить на 25 % больше, чем пластина 5-нм чипов.

30 июня 2022 года Samsung заявила, что начала массовое производство 3-нм процессоров, став первой компанией, достигшей этого, но речь идет о технологии первого поколения, которая применяется для выпуска относительно простых решений для ускорения майнинга. Структурно более сложные компоненты Samsung рассчитывает выпускать уже с использованием 3-нм технологии второго поколения, которая будет освоена к 2024 году (при этом, Samsung рассчитывает превзойти конкурентов типа TSMC и Intel, перейдя на использование технологии GAAFET).

В начале мая 2024 года Samsung представила свой первый мобильный процессор, разработанный с использованием передового 3-нм техпроцесса с транзисторами GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor), при этом почти весь дизайн и оптимизация были выполнены при помощи инструментов электронно-компьютерного проектирования (EDA) на базе искусственного интеллекта, созданных компанией Synopsys.

В начале июля 2024 года компания Samsung официально представила свой новый 3-нм процессор под названием Exynos W1000. Новый чип оснащен большим ядром Cortex-A78, работающим на частоте 1,6 ГГц, и четырьмя меньшими ядрами Cortex-A55, работающими на частоте 1,5 ГГц.

Intel в сотрудничестве с TSMC планировала в начале 2023 года выпустить свой первый 3-нанометровый процессор (у Intel есть проект дизайна как минимум двух 3-нанометровых чипов, один из них ориентирован на ноутбуки, а второй предназначен для использования в серверах). Также к переходу на 3-нм готовится и Apple с выходом новой модификации планшета iPad Pro.

2 нм

Основная статья: ^[англ.]

В мае 2021 года IBM заявила о создании первого 2-нм чипа.

TSMC удалось успешно запустить тестовое производство 2-нм чипов. Тестовый выпуск стартовал летом 2024 года на заводе TSMC на севере Тайваня. Согласно имеющимся данным, выход годной продукции с 2-нм техпроцессом уже превышает 60%, благодаря чему переход к массовому производству может увеличить квартальную выручку до $30 млрд во второй половине 2025 года. Пробное 2-нм производство оказалось настолько успешным, что компания перейдет к массовому выпуску 2-нм чипов уже ближе к концу 2025 года. Ожидается, что ежемесячный объём может достигнуть 80 тысяч пластин в конце 2025 года. Уже в 2026 году TSMC ожидает достичь производственной мощности в 130 тысяч пластин ежемесячно. Центральное место в 2-нм техпроцессе занимает технология транзисторов с круговым затвором (GAA, gate-all-around), которая приходит на смену FinFET, доминировавшей в индустрии на протяжении последнего десятилетия. GAA обеспечивает более полный контроль над потоком электронов в транзисторе, что позволяет существенно увеличить плотность размещения элементов на кристалле. Результатом становится прирост производительности до 15 % и снижение энергопотребления на внушительные 25-30 % по сравнению с предыдущими поколениями техпроцессов. Ожидается, что первые коммерческие продукты на базе 2-нм технологии TSMC появятся уже в 2026 году. Apple планирует использовать новый техпроцесс для своего будущего чипа A20 в iPhone 18, а Qualcomm готовит как минимум два процессора, включая Snapdragon 8 Elite Gen 3.

Samsung ускоряет подготовку мощностей к запуску массового производства чипов по 2-нм техпроцессу. В конце 2024 года компания начала установку передового оборудования на заводе S3 в Хвасоне для создания производственной линии 2 нм. К первому кварталу 2025 года эта линия, как рассчитывает компания, сможет производить 7000 пластин согласно 2-нм техпроцессу в месяц. В 2-нм технологическом процессе важную роль играет новая технология транзисторов с круговым затвором GAAFET. Во второй половине 2025 года, Samsung планирует запустить производство 2-нм пластин в больших объёмах, что обеспечит выполнение крупных заказов на них, а также увеличить свой портфель специализированных процессов. Компания попытается заполучить прибыльных клиентов, чтобы не отставать от TSMC, которая уже начала принимать заказы на пластины 2-нм. По состоянию на апрель 2025 года показатель выхода годных чипов на этапе тестирования превысил 40%, что существенно лучше предыдущих результатов (20-30%) в 2024 году. Это позволит Samsung вовремя запустить выпуск флагманского мобильного чипа Exynos 2600. Новейший чип Exynos 2600, построенный на 2-нм процессе Samsung SF2, может использоваться в линейке Galaxy S26. Qualcomm, Apple, Nvidia и AMD планируют воспользоваться мощностями Samsung для производства своих чипов по нормам 2 нм, вместо того чтобы оставаться с TSMC. Также компания строит современный завод по выпуску полупроводниковых чипов на 2-нм техпроцессе в Тейлоре (штат Техас).

Компания Intel, изначально планировавшая использовать техпроцесс 20A для адаптации к новшествам в компоновке транзисторов и подводу питания с оборотной стороны кремниевой пластины, не делает серьёзных ставок на него в серийном производстве. Компания решила не выводить на рынок техпроцесс 20A для концентрации ресурсов на внедрении более совершенного 18A.

В декабре 2024 года японская компания Rapidus объявила о начале опытного производства чипов по 2-нм технологии. Rapidus станет первой японской фирмой, использующей оборудование EUV от ASML. Уже в апреле 2025 года компания сможет начать выпуск прототипов 2-нм чипов для своих клиентов на опытной линии, установленной на предприятии на острове Хоккайдо. К июню Rapidus сможет начать поставки образцов 2-нм чипов, которые были разработаны компанией Broadcom. Если первые итоги сотрудничества устроят эту компанию, то массовый выпуск 2-нм чипов для её нужд Rapidus освоит к 2027 году.

3 марта 2025 года компания Marvell вместе с TSMC создала первый рабочий чип по техпроцессу 2 нм. Весной 2024-го обе компании сообщили, что взялись за такой проект. Marvell разработала чип для инфраструктуры ИИ и облачных вычислений — своей ключевой IP-сферы. Он войдет в платформу ускорителей (XPU).

1,8 нм

Руководство Intel не раз утверждало, что не станет долго тянуть с предоставлением своим клиентам доступа к технологии Intel 18A после того, как освоит по ней выпуск продукции для собственных нужд. Теперь на своём сайте компания сообщает, что готова предоставить сторонним заказчикам цифровые проекты, созданные по технологии 18A, в первом полугодии 2025 года. По плотности размещения транзисторов техпроцесс Intel 18A готов поспорить с TSMC N2, по сравнению с предшественником Intel 3 он повышает производительность на ватт на 15 %, а плотность размещения транзисторов в этом сравнении на 30 % выше. Компания возлагает большие надежды на 18A-технологию, которая включает инновационные решения, такие как транзисторы RibbonFET и систему питания с обратной стороны чипа. Эти технологии позволяют повысить производительность, снизить энергопотребление и увеличить плотность транзисторов. Как подчеркнул Панкаж Марриа: «Это достижение — результат упорного труда всех участников процесса и инноваций».

В начале апреля 2025 года Intel объявила о важном этапе в разработке своего передового техпроцесса Intel 18A. На конференции Intel Vision 2025 Кевин О'Бакли, старший вице-президент и глава Intel Foundry Services, сообщил, что 18A уже перешёл на этап пробного производства (risk production), при котором осваиваются первые производственные циклы для отладки технологии. Также Intel уже готовит тестовые чипы для внешних заказчиков, их производство начнётся в середине 2025 года, а массовый выпуск 18A стартует во второй половине 2025 года.

29 апреля 2025 года на мероприятии Intel Foundry Direct компания представила Intel 18A-P — высокопроизводительную версию базового техпроцесса, уже запущенную в пробное производство. Intel 18A-P обеспечивает повышение производительности на ватт в пределах 5-10% относительно стандартного 18A. Но ещё больший интерес вызвала версия Intel 18A-PT, предназначенная для применения вместе с технологией Foveros Direct 3D, благодаря которой становится возможной трёхмерная упаковка кристаллов, когда чипы можно будет размещать друг над другом, увеличив тем самым производительность и плотность компоновки. Аналогичную технологию TSMC уже применяет в чипах AMD с 3D V-Cache. Intel планирует использовать Foveros Direct 3D в своих будущих процессорах Clearwater Forest.

В будущем Intel начнет выпуск коммерческих чипов, которые будут использоваться в реальных продуктах. Первые CPU по техпроцессу Intel 18A должны выйти уже во втором полугодии 2025 года. Это будут мобильные чипы Panther Lake. Кроме того, 18A-технология будет использоваться для создания серверных процессоров Xeon 7 под кодовым названием Clearwater Forest. Эти процессоры, предназначены для использования в дата-центрах и обещают стать новым словом в энергоэффективности и производительности.

1,6 нм

В конце апреля 2024 года TSMC представила свою новую технологию A16 на Североамериканском технологическом симпозиуме в Санта-Кларе, Калифорния.

Представители TSMC пояснили, что 1,6-нм технология способна значительно увеличить плотность размещения логических элементов и их быстродействие по сравнению с техпроцессом N2P. В частности, скорость переключения транзисторов вырастет на 8-10 % при неизменном напряжении, энергопотребление удастся снизить на 15-20 % при том же быстродействии, а в серверном сегменте плотность размещения транзисторов удастся увеличить в 1,1 раза. Новая технология предусматривает использование нанолистовых транзисторов gate-all-around (GAAFET), которые состоят из тончайших слоёв кремния. Попутно сообщается, что помимо структуры транзисторов с окружающим затвором, которую конкурирующая Samsung начала использовать ещё в рамках своего 3-нм техпроцесса, компания TSMC при выпуске чипов по технологии A16 будет использовать и подвод питания с оборотной стороны кремниевой пластины (BSPDN) – Super Power Rail. Это новый подход, когда питание подаётся с обратной стороны кремниевой пластины, что позволяет избежать сложной внутренней проводки и повысить энергоэффективность. Такая система улучшает плотность транзисторов и их питание, что критически важно для производительности. Реализация TSMC – одна из самых сложных, что, вероятно, стало причиной отказа от BSPDN в процессах N2P и N2X. Она разработана специально для ИИ и высокопроизводительных процессоров, которым требуется сложная сигнальная разводка и плотная сеть питания. Компания решила отложить внедрение этой инновационной технологии для 2-нм техпроцесса, планируя использовать ее в поколении 1,6-нм чипов A16.

TSMC намерена начать производство 1,6-нанометровых процессоров во второй половине 2026 года. Компания отметила, что первыми новейшие чипы получат разработчики решений искусственного интеллекта, а не производители смартфонов, как это обычно бывает. Новый коннектор, который используют для подключения чипа к источнику питания, новая сеть подачи энергии будет наиболее полезна в основном для процессоров искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений, требующих сложной проводки и плотной сети энергоподачи. По словам представителей TSMC, компания ускорила разработку технологии A16 с учётом потребностей неких компаний, интересующихся возможностью выпуска чипов для ИИ-систем с её помощью. Примечательно, что литографические сканеры с высоким значением числовой апертуры (High-NA EUV) для выпуска 1,6-нм продукции TSMC, скорее всего, не потребуются.

TSMC не сказала, какие именно компании первыми получат доступ к техпроцессу 1,6 нм. Эксперты полагают, что первыми клиентами для этих передовых решений станут компании Apple, NVIDIA и Qualcomm. Современные чипы, созданные с использованием этой технологий, обеспечат ещё большую производительность, энергоэффективность и плотность транзисторов, что особенно важно для рынков смартфонов, игровых консолей, ИИ и серверных решений.

Также TSMC приняла решение построить в Аризоне третий завод, на котором планируется выпуск чипов A16 по техпроцессу 1,6 нм к 2030 году. Первый завод уже выпускает 4-нм чипы, второй будет ориентирован на 3- и 2-нм техпроцессы, а третий — на перспективную технологию A16. Новый завод необходим для поддержки лидерства США в области искусственного интеллекта и расширения производственной базы компании на американской территории. Этот шаг станет частью масштабного расширения компании за пределами Тайваня.

1,4 нм

В конце апреля 2025 года TSMC анонсировала 1,4-нм техпроцесс A14 на транзисторах Gate-All-Around (GAA) второго поколения. Технология обеспечит прирост производительности на 10–15 % при том же энергопотреблении, а также снижение потребляемой мощности на 25–30 % при сохранении частоты и логической сложности по сравнению с 2-нм N2. Плотность логических элементов повысится на 23 %, а общая плотность транзисторов в условиях смешанного проектирования — 20 %. Компания сообщила, что A14 — это новый техпроцесс, разработанный с нуля, так что для него не подойдут дизайны чипов, спроектированные для предыдущих техпроцессов. Новая технология построена на транзисторах с нанолистами (nanosheets) второго поколения, произведённых с использованием новейшей технологии GAA. Это отличает его от техпроцесса N2P, основанного на платформе N2, и от A16, представляющего собой улучшенный N2P с системой подачи питания с обратной стороны (Backside Power Delivery — BSPDN). Несмотря на отсутствие BSPDN, техпроцесс A14 сохраняет высокую эффективность благодаря использованию транзисторов с нанолистами второго поколения. Одним из ключевых компонентов технологии является NanoFlex Pro — усовершенствованная архитектура стандартных ячеек, предоставляющая разработчикам гибкость при конфигурировании логических блоков с учётом трёх важных метрик: производительности, энергопотребления и площади кристалла. Массовое производство запланировано на 2028 год, а версия с подачей питания с обратной стороны чипа дебютирует в 2029 году. Поскольку у TSMC разнообразный список клиентов, процесс следующего поколения, как ожидается, будет использоваться в будущих продуктах таких технологических гигантов, как Nvidia, Apple, AMD и других. Ожидается, что Apple станет первой компанией, которая получит доступ к этой технологии. IPhone 20 будет первым смартфоном с подобным процессором.

Компания Intel обнародовала свежие планы по освоению передовых техпроцессов. В том числе компания анонсировала 1,4-нм техпроцесс Intel 14A, который станет первой в мире технологией производства чипов с использованием литографии в сверхжёстком ультрафиолете с высокой числовой апертурой (High-NA EUV). Массовое производство намечено на 2027 год. Глава компании Лип Бу Тан на мероприятии Intel Foundry Direct 2025 объявил о значительных успехах на направлении контрактного производства полупроводников. В частности, Intel привлекла первых клиентов для своего перспективного техпроцесса 14A, который станет следующим шагом после 18A. Уже несколько заказчиков готовятся к получению тестовых 1,4-нм чипов. Данный техпроцесс предложит транзисторы с нанолистами RibbonFET второго поколения. Также было отмечено, что Intel 14A будет использовать второе поколение технологии подачи питания с тыльной стороны кристалла PowerVia. Она будет представлять собой более совершенную и сложную схему, которая подает питание непосредственно на исток и сток каждого транзистора через специализированные контакты, что минимизирует сопротивление и максимизирует энергоэффективность. Это более прямое и эффективное подключение, чем нынешняя схема PowerVia от Intel, которая подключается к транзисторам на уровне контактов с помощью нано-транзисторов. Если всё пойдёт по плану, Intel опередит TSMC, которая планирует выпустить аналог в лице A14 только к 2028 году и без использования High-NA EUV.

Samsung ко второму кварталу 2025 года рассчитывает построить производственную линию для 1,4-нм техпроцесса на предприятии S5 на втором заводе в Пхёнтхэке (Pyeongtaek Plant 2). Она сможет производить 2000–3000 пластин ежемесячно. Производство начнётся в 2027 году. В начале марта 2025 года Samsung получила от ASML первый сканер для производства чипов с нормами менее 2 нм. Это литографический сканер TwinScan EXE:5000, позволяющий работать с High-NA EUV. Опыт, полученный при использовании данного оборудования, пригодится Samsung при массовом производстве чипов по технологиям тоньше 2 нм. В начале апреля 2025 года стало известно, что компания временно отложила разработку 1,4-нанометрового процесса, чтобы сосредоточиться на 2-нм и 1-нм направлениях.

Японская Rapidus надеется освоить 1,4-нм техпроцесс. Глава японского производителя пояснил, что до конца десятилетия ей предстоит приступить к освоению 1,4-нм технологии, иначе она безнадёжно отстанет от всего остального мира.

1 нм

Основная статья: ^[англ.]

Совместный центр исследований и разработок Samsung Electronics и ASML представит машины для литографии с высокой числовой апертурой не позднее 2027 года.

TSMC вскоре начнёт закладывать основы для техпроцесса 1 нм. Компания уже приступила к планированию строительства завода, способного выпускать продукцию по нормам 1 нм, в научном парке Цзяи — компания явно уверена, что продолжит развиваться в области полупроводников и сохранит доминирование на рынке производства чипов. Она направила властям города предложение о застройке участка площадью 100 га — он будет поделён 40/60 между заводами по производству упаковки и чипов по нормам 1 нм. TSMC, как сообщается, опередила всех других претендентов. Инвестиции компании в технологию 1 нм составляют более 1 трлн тайваньских долларов (32 млрд $). В декабре 2023 года TSMC представила дорожную карту, указывающую на намерение запустить производство чипов по нормам 1 нм к 2030 году. В сочетании с трёхмерной гетерогенной интеграцией она сможет выпускать процессоры с более чем 1 трлн транзисторов на чипе.

В начале февраля 2025 года TSMC начала подготовку к запуску на своей новой фабрике 1 нм производственные линии. Предприятие TSMC по выпуску 1-нм чипов расположится в городе Тайнань на юге острова Тайвань. Площадка получила обозначение Fab 25 и со временем приютит до шести предприятий, специализирующихся на выпуске чипов. Первые три завода (P1, P2 и P3) будут ориентированы на выпуск 1,4-нм чипов и появятся в первую очередь, позднее будут достроены ещё три (P4, P5 и P6), в которых со временем будет освоен выпуск 1-нм чипов. Массовый выпуск 12-дюймовых пластин на Fab 25 будет осуществляться на 12 линиях. Сроки запуска 1 нм линий поставлены на 2030 год. Если же TSMC ускорит освоение техпроцессов в этом диапазоне, то три первых предприятия на площадке Fab 25 сразу начнут выпуск 1-нм продукции, а три последующих будут специализироваться уже на 0,7-нм.

Компания Intel представила бизнес-единицу под названием Intel Foundry и новый техпроцесс Intel 14A — первый техпроцесс за пределами разрабатываемой сейчас группы. Также компания анонсировала ещё более тонкий техпроцесс — Intel 10A. Процессор Intel 10a будет первый CPU класса 1 нм. Компания собирается начать массовое производство продукции по нормам Intel 10A уже к концу 2027 года.

В начале апреля 2025 года компания Samsung сформировала специальную группу по созданию 1-нанометрового техпроцесса. Компания называет этот проект полупроводниковым "процессом мечты". Массовое производство чипов по этой технологии начнется не раньше 2029 года. Для реализации амбициозного плана Samsung потребуется доступ к оборудованию для литографии с высокой числовой апертурой (high-NA EUV), которое пока не заказано компанией.

<1 нм

В 2021 году IBM и Samsung совместно объявили о прорыве в проектировании полупроводников с использованием новой архитектуры вертикального транзистора (VTFET), способную резко увеличить производительность и энергоэффективность будущих процессоров, а также вывести их за пределы 1 нм. По сравнению с современными чипами FinFET потребление энергии чипами VTFET ниже на 85 %, а производительность — выше вдвое.

Бельгийский исследовательский центр ИМЕК сотрудничает с мировыми лидерами в сфере производства чипов, а потому его руководство может представлять путь развития всей полупроводниковой отрасли на несколько лет вперёд. По его мнению, к 2037 году производители чипов смогут освоить техпроцесс A2, а тремя годами позже удастся преодолеть барьер в 0,1 нм. Если исходить из принятых TSMC обозначений, техпроцесс A2 соответствует литографическим нормам 2 ангстрема (0,2 нм). Таким образом, в 2040 году полупроводниковая отрасль может преодолеть барьер в 1 ангстрем (0,1 нм), если предсказания главы Imec Люка ван ден Хова (Luc Van den hove) оправдаются. Свои заявления он сделал на технологическом форуме в Тайване, работу которого широко освещали местные СМИ.

В нанолистовой технологии Forksheet (FSFET), применение которой ожидается начиная с техпроцесса 1 нм, в одной конструкции совмещают транзисторы разной полярности, за счёт чего их становится возможным расположить почти вплотную, всего лишь через небольшой слой диэлектрика. Такие пары разнополярных транзисторов (КМОП-сборки, комплементарные пары) используются в чипах почти везде, и слипание их вместе на 20 % повышают общую плотность транзисторов. Переход на эту технологию должен обеспечить рост производительности на 10 % с сохранением потребления или сокращение потребления на 24 % без прироста производительности.

Начиная с техпроцесса 0,5 нм (5 ангстрем), комплементарные пары транзисторов предполагается располагать вертикально (CFET). Затем начиная с техпроцесса 0,2 нм (2 ангстрема) планируется уменьшение толщины каналов с целью уменьшения их длины за счет замены кремния двумерными материалами — атомарно-плоскими монослоями, такими как графен, сульфиды или селениды вольфрама или молибдена.

См. также

• Полупроводниковая пластина
• Подложка
• Микротехнология
• Нанотехнология
• Международный план по развитию полупроводниковой технологии (ITRS) — набор плановых документов мировых лидеров полупроводниковой промышленности, для международного планирования производства, исследований и соответствия технологий и техпроцессов в рамках индустрии.
• Тик-так (стратегия)
• Список микроэлектронных производств
• en:List of semiconductor scale examples

Примечания

1. В качестве средств индивидуальной защиты применяют спецодежду, изготовленную из металлизированной ткани (комбинезоны, халаты, передники, куртки с капюшонами и вмонтированными в них защитными очками)

   — Городилин В. М., Городилин В. В. § 21. Излучения, их действия на окружающую среду и меры борьбы за экологию. // Регулировка радиоаппаратуры. — Издание четвёртое, исправленное и дополненное. — М.: Высшая школа, 1992. — С. 79. — ISBN 5-06-000881-9.

2. Миниатюрность и чистота  (неопр.). Дата обращения: 17 ноября 2010. Архивировано из оригинала 5 августа 2013 года.
3. Intel Museum — From Sand to Circuits  (неопр.). Дата обращения: 17 ноября 2010. Архивировано 20 ноября 2010 года.
4. Весь мир в заложниках у США. Весь нужный для производства электроники чистейший кварц добывают две шахты в Северной Каролине // CNews, 25 марта 2024
5. Baliga, B. Epitaxial Silicon Technology. — Elsevier, December 2, 2012. — ISBN 978-0-323-15545-8.
6. H. Iwai. Roadmap for 22 nm and beyond (англ.) // Microelectronic Engineering. — Elsevier, 2009. — Vol. 86, iss. 7—9. — P. 1520—1528. — doi:10.1016/j.mee.2009.03.129. Архивировано 23 сентября 2015 года.; slides Архивная копия от 2 апреля 2015 на Wayback Machine
7. What does '45-nm' mean, anyway? Архивная копия от 28 марта 2016 на Wayback Machine // EDN, October 22, 2007 "The result was that by about 350 nm (actually called 0.35 micron in those days), the «350 nm» had become simply the name of the process rather than a measure of any physical dimension. "
8. Semiconductor Design Technology and System Drivers Roadmap: Process and Status — Part 3 Архивная копия от 2 апреля 2015 на Wayback Machine, 2013: «ITRS MPU driver model .. scaled the number of logic transistors .. by 2× per technology node. Since dimensions shrink by 0,7× per node, and nominal layout density therefore doubles, this simple scaling model allows die size to remain constant across technology nodes.»
9. Scotten Jones (29 сентября 2014). Who Will Lead at 10nm?. SemiWiki. Архивировано 14 июня 2016. Дата обращения: 27 октября 2015.
10. Микропроцессор МЦСТ R1000  (неопр.). Дата обращения: 7 октября 2013. Архивировано 26 апреля 2014 года.
11. Выпуск четырёхъядерного микропроцессора R1000
12. PRESS KIT — First 45nm Chips: Eco-Friendly. Faster. ‘Cooler’.  (неопр.) Дата обращения: 5 января 2014. Архивировано 6 января 2014 года.
13. Intel Demonstrates High-k + Metal Gate Transistor Breakthrough on 45 nm Microprocessors  (неопр.). Дата обращения: 5 января 2014. Архивировано 6 января 2014 года.
14. Intel 32nm Logic Technology Архивная копия от 5 июня 2011 на Wayback Machine (англ.)
15. процессоры Intel по 32-нм технологии  (неопр.). Дата обращения: 6 июня 2010. Архивировано из оригинала 30 марта 2010 года.
16. New Details on Intel’s Upcoming 32nm Logic Technology Архивная копия от 4 ноября 2009 на Wayback Machine (англ.)
17. White Paper Introduction to Intel’s 32nm Process Technology Архивная копия от 24 августа 2009 на Wayback Machine (англ.)
18. High Performance 32nm Logic Technology Featuring 2nd Generation High-k + Metal Gate Transistors  (неопр.). Дата обращения: 6 июня 2010. Архивировано 21 августа 2010 года.
19. TSMC преодолела сложности 40-нанометровой технологии и в этом году начнет выпуск по нормам 28 нм  (неопр.). Дата обращения: 19 июня 2019. Архивировано из оригинала 6 октября 2017 года.
20. AMD исправляет минусы Bulldozer в архитектуре Steamroller  (неопр.). Дата обращения: 13 июля 2013. Архивировано 21 июня 2013 года.
21. Новая архитектура AMD «Steamroller» в 2014? Архивная копия от 28 февраля 2014 на Wayback Machine // 3.01.2013
22. МЦСТ. Новый 8-ядерный микропроцессор Эльбрус-8С. Архивировано 11 ноября 2020. Дата обращения: 26 июня 2014.
23. Восьмиядерный микропроцессор с архитектурой Эльбрус  (неопр.). Архивировано из оригинала 25 июня 2014 года.
24. Корпорация Altera установила новый отраслевой рекорд — Программируемая вентильная матрица (FPGA) Stratix V  (неопр.). Дата обращения: 29 мая 2011. Архивировано из оригинала 5 марта 2016 года.
25. Новости с прошедшего с 22 по 24 сентября в Сан-Франциско Форума Intel для разработчиков (Intel Developer Forum, IDF) (недоступная ссылка)
26. The Rosetta Stone of Lithography Архивная копия от 28 ноября 2013 на Wayback Machine, 2013-11-20, по материалам Lars Leibmann, The Escalating Design Impact of Resolution-Challenged Lithography. ICCAD 2013
27. IBM, AMD и Toshiba продемонстрировали первую 22-нм ячейку памяти SRAM (недоступная ссылка)
28. IBM и AMD продемонстрируют 22 нм ячейку памяти  (неопр.). Дата обращения: 7 июня 2010. Архивировано из оригинала 5 марта 2016 года.
29. Intel Developer Forum 22nm News Facts  (неопр.). Дата обращения: 6 июня 2010. Архивировано 7 октября 2009 года.
30. [1] Архивная копия от 17 мая 2014 на Wayback Machine // digitimes.com
31. Samsung будет выпускать процессоры для Apple по нормам 14 нм. Архивировано 5 июля 2017 года. // iXBT.com
32. TSMC начнёт 16 нм производство в 1 квартале 2015 года Архивная копия от 1 августа 2014 на Wayback Machine // nvworld.ru
33. V. Singh. EUV: The Computational Landscape EUVL Workshop, 2014 Архивная копия от 22 декабря 2015 на Wayback Machine «ILT+SMO are used to sharpen the image of critical masks for 14nm and 10nm nodes»
34. Intel начинает продажи 14-нм процессоров Celeron N3000, N3050, N3150 и Pentium N3700 (Braswell) Архивная копия от 3 апреля 2015 на Wayback Machine // itc.ua, 1.04.2015
35. UMC присоединится к IBM в разработке 10-нм техпроцесса  (неопр.). Дата обращения: 17 июня 2013. Архивировано 19 июня 2013 года.
36. Просочившийся слайд Intel указывает на 10-нм техпроцесс в 2018 году Архивная копия от 23 декабря 2011 на Wayback Machine // 3DNews
37. 10-нанометровые процессоры Intel все же появятся в этом году, но в очень ограниченном количестве Архивная копия от 30 октября 2017 на Wayback Machine // IXBT.com, окт 2017
38. В будущем году TSMC планирует начать пробный, а в 2016 году — серийный выпуск продукции по нормам 10 нм Архивная копия от 10 февраля 2019 на Wayback Machine // IXBT.com
39. [2] Архивная копия от 7 ноября 2017 на Wayback Machine // eetimes.com
40. [3] // eetimes.com / Архивная копия от 7 ноября 2017 на Wayback Machine
41. 10-нанометровые процессоры Intel Ice Lake могут задержаться до 2020 года (тот факт, что у Intel не срослось с 10-нанометровым техпроцессом, уже давно не является секретом) Архивная копия от 18 сентября 2018 на Wayback Machine // IXBT.com, 18 сентября 2018
42. Технические характеристики Snapdragon 845 | AndroidLime  (рус.). androidlime.ru. Дата обращения: 23 мая 2018. Архивировано 24 мая 2018 года.
43. Началось производство процессоров Apple A12 для новых iPhone. Wylsacom. 23 мая 2018. Архивировано 1 августа 2018. Дата обращения: 1 августа 2018.
44. Huawei запустила производство процессора Kirin 980 для Mate 20, P30 и других смартфонов. AKKet. 8 апреля 2018. Архивировано 1 августа 2018. Дата обращения: 1 августа 2018.
45. Snapdragon 855 запущен в массовое производство. android-1.com. Архивировано 1 августа 2018. Дата обращения: 1 августа 2018.
46. AMD Ryzen 3000: всё, что вам нужно знать о ЦП нового поколения  (неопр.). THG.ru (5 февраля 2019). Дата обращения: 7 марта 2019. Архивировано 7 марта 2019 года.
47. График выхода 7-нм продуктов Intel в 2022 году будет достаточно плотным Архивная копия от 12 декабря 2019 на Wayback Machine // 3DNews, 11.12.2019
48. Андрей Шиллинг. Сравнение техпроцессов: TSMC 5 нм, Intel 10 нм и GloFo 7 нм  (неопр.). «Hardwareluxx» (18 мая 2018). Дата обращения: 10 сентября 2019. Архивировано 9 марта 2019 года.
49. Китайская SMIC уже около года выпускает 7-нм чипы на старом оборудовании — они похожи на решения TSMC Архивная копия от 22 июля 2022 на Wayback Machine // 3DNews, 21.07.2022
50. AMD: первые такие CPU выйдут только в следующем году Архивная копия от 3 ноября 2018 на Wayback Machine // IXBT.com, ноябрь 2018
51. AMD готовится к захвату рынка ноутбуков с помощью 7-нм APU Ryzen 4000 Архивная копия от 5 апреля 2020 на Wayback Machine // 3DNews, 16.03.2020
52. AMD Zen 3 CPUs Deliver New Architecture, Significant IPC Gains & More (англ.). Дата обращения: 14 января 2020. Архивировано 26 декабря 2019 года.
53. TSMC Unveils 6-nanometer Process (англ.). TSMC. Дата обращения: 18 апреля 2019. Архивировано 18 апреля 2019 года.
54. TSMC завершила разработку 5-нм техпроцесса — началось рисковое производство  (рус.). 3DNews. Дата обращения: 10 апреля 2019. Архивировано 8 апреля 2019 года.
55. TSMC and OIP Ecosystem Partners Deliver Industry’s First Complete Design Infrastructure for 5nm Process Technology (англ.). TSMC. Дата обращения: 18 апреля 2019. Архивировано 14 апреля 2019 года.
56. Константин Ходаковский. TSMC рассказала о перспективных техпроцессах: 2 нм — в разработке, 3 нм и 4 нм — на пути к производству в 2022 году  (неопр.). 3dnews.ru (27 апреля 2021). Дата обращения: 28 апреля 2021. Архивировано 28 апреля 2021 года.
57. Samsung ramping up to 7nm next year Архивная копия от 13 июля 2017 на Wayback Machine // fudzilla.com
58. Алексей Разин. Samsung приступила к массовому производству 5-нм чипов и готовится предложить 4-нм  (неопр.). 3dnews.ru (2 ноября 2020). Дата обращения: 28 апреля 2021. Архивировано 7 ноября 2020 года.
59. Первый 4-нанометровый процессор выпустит производитель чипов, годами обманывавший весь мир  (неопр.). cnews.ru. Дата обращения: 28 июля 2021.
60. MediaTek дошли до 4 нм  (неопр.). telecomdaily.ru. Дата обращения: 22 апреля 2021.
61. TSMC отчиталась, что техпроцессы 3 и 4 нм появятся в следующем году  (неопр.). habr.com. Дата обращения: 28 апреля 2021.
62. Samsung начнет выпуск 4-нм чипов третьего поколения в первой половине 2023 года  (неопр.). infocity.tech. Дата обращения: 13 марта 2021.
63. Imec and Cadence Tape Out Industry’s First 3nm Test Chip  (неопр.). Дата обращения: 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
64. Intel совершает рекордный скачок технологий. Она перейдет от 10-нм чипов к суперсовременным 3-нм // CNews, 2 июля 2021 / Архивная копия от 23 января 2022 на Wayback Machine
65. Одна пластина с 3-нм чипами TSMC будет стоить $20 тысяч — на 25 % больше, чем пластина 5-нм чипов // 23.11.2022
66. «Samsung Шредингера»: производство новейших 3-нм процессоров не такое массовое, как было заявлено // Ferra.ru, 10 июля 2022 / Архивная копия от 10 июля 2022 на Wayback Machine
67. визит в Южную Корею — президент США Джозеф Байден оставил автограф на кремниевой пластине с образцами первых 3-нм чипов производства Samsung Electronics Архивная копия от 5 августа 2022 на Wayback Machine // 3.08.2022
68. Samsung будет выпускать по 3-нм технологии графические процессоры для NVIDIA и центральные для IBM // 23.11.2022
69. Samsung выпустит 3-нм мобильный чип, спроектированный ИИ  (рус.). ixbt.com. Дата обращения: 4 июля 2024.
70. Samsung представила новый 3-нм процессор Exynos W1000  (рус.). hightech.plus. Дата обращения: 6 мая 2024.
71. https://www.cnews.ru/news/top/2021-05-06_sozdan_pervyj_v_mire_protsessor  (неопр.). cnews.ru. Дата обращения: 6 мая 2021. Архивировано 6 мая 2021 года.
72. Dr. Ian Cutress. IBM Creates First 2nm Chip  (неопр.). anandtech. Дата обращения: 6 мая 2021. Архивировано 6 мая 2021 года.
73. Всё идёт по плану: пробный выпуск 2-нм чипов для Apple оказался успешным  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 9 декабря 2024.
74. TSMC хочет запустить 2-нм производство гораздо раньше запланированного  (неопр.). i2hard.ru. Дата обращения: 1 апреля 2025.
75. TSMC готовит массовое производство 2-нм чипов для ведущих компаний  (неопр.). vgtimes.ru. Дата обращения: 3 января 2025.
76. TSMC приоткрыла завесу тайны над своим передовым 2-нм техпроцессом  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 18 декабря 2024.
77. TSMC начала принимать заказы на 2-нм чипы по цене 30 тысяч долларов за пластину  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 1 апреля 2025.
78. Samsung откроет линии по производству чипов по нормам 2 нм и 1,4 нм уже в следующем году  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 10 октября 2024.
79. Samsung: полномасштабное производство 2-нм GAA пластин начнётся во второй половине 2025 года  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 30 апреля 2025.
80. Samsung добилась повышения выхода годных 2-нм чипов до уровня около 40%  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 25 апреля 2025.
81. Samsung делает ставку на Exynos 2600, процент брака снижен. Новейший чип может использоваться в линейке Galaxy S26  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 5 марта 2025.
82. Samsung может резко выйти в дамки. Qualcomm и Nvidia могут перейти от TSMC к корейскому гиганту ради техпроцесса 2 нм  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 4 января 2025.
83. AMD, Apple и NVIDIA выстроились в очередь на производство по 2-нм техпроцессу от Samsung  (неопр.). i2hard.ru. Дата обращения: 25 апреля 2025.
84. Samsung планирует производить чипы на техпроцессе 2 нм в США  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 14 января 2025.
85. Intel передумала запускать 2-нм техпроцесс 20A, а чипы Arrow Lake будет выпускать на стороне  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 5 сентября 2024.
86. Rapidus запускает 2-нм производство, став конкурентом TSMC и потенциальным партнером для NVIDIA  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 20 декабря 2024.
87. Rapidus к июню начнёт выпускать для Broadcom образцы чипов по 2-нм технологии  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 9 января 2025.
88. Сотрудничество с TSMC: Marvell показывает первый чип на 2 нм  (неопр.). hardwareluxx.ru. Дата обращения: 3 марта 2025.
89. Ангстремный техпроцесс Intel 18A созрел — Intel начала предлагать его клиентам  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 22 февраля 2025.
90. Intel запустила производство 18A-пластин в Аризоне раньше графика  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 15 марта 2025.
91. Intel объявила о запуске пробного производства 18A: 2-нм техпроцесс с транзисторами Gate-All-Around и процессором Panther Lake выйдет на рынок во второй половине 2025 года  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 2 апреля 2025.
92. Intel анонсировала техпроцесс 14A с «турбо-ячейками» и 18A-PT с 3D-штабелированием  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 29 апреля 2025.
93. Intel представила новый техпроцесс 18A-PT с поддержкой вертикальной укладки кристаллов  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 30 апреля 2025.
94. Intel может начать выпускать GPU Nvidia и даже CPU AMD? Nvidia и Broadcom уже тестируют техпроцесс 18A  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 3 марта 2025.
95. TSMC пообещала освоить 2-нм техпроцесс в 2025 году, а 1,6-нм техпроцесс — на год позднее  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 25 апреля 2024.
96. TSMC представила революционный 1.6-нм технологический процесс производства процессоров  (неопр.). ferra.ru. Дата обращения: 26 апреля 2024.
97. TSMC начнёт выпуск 1,6-нм чипов в 2026 году  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 25 апреля 2024.
98. TSMC представила техпроцесс в 1,6 нм  (неопр.). megaobzor.com. Дата обращения: 25 апреля 2024.
99. TSMC представила дорожную карту: техпроцесс 1.6 нм к 2026 году  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 23 ноября 2024.
100. Под давлением Трампа TSMC перенесет передовые технологии в США и построит в Аризоне завод 1,6-нм чипов  (неопр.). club.dns-shop.ru. Дата обращения: 30 марта 2025.
101. TSMC раскрыла, когда начнёт выпускать 1,4-нм чипы с нанолистами — анонсирован техпроцесс A14  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 27 апреля 2025.
102. TSMC представляет 1,4-нм техпроцесс, который будет использоваться в iPhone следующего поколения, графических процессорах Nvidia и многом другом  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 26 апреля 2025.
103. TSMC планирует запустить производство процессоров 1,4 нм в 2028 году. Они появятся в iPhone 20  (неопр.). iphones.ru. Дата обращения: 27 апреля 2025.
104. Intel анонсировала техпроцесс Intel 14A — его запустят в 2027 году с использованием литографии High-NA EUV  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 21 февраля 2024.
105. Samsung запустит производство 2-нм чипов небольшими партиями в начале 2025 года — 1,4-нм техпроцесс тоже не за горами  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 10 октября 2024.
106. Samsung обнародовала план по технологическому процессу 1,4 нм  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 4 октября 2022.
107. Samsung получила от ASML первый сканер для производства чипов с нормами менее 2 нм  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 12 марта 2025.
108. Samsung создала команду для разработки 1-нм чипов с запуском к 2029 году  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 9 апреля 2025.
109. Японская Rapidus надеется освоить 1,4-нм техпроцесс  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 5 апреля 2025.
110. 1 нм всё ближе. Литографические машины ASML с высокой числовой апертурой будут представлены не позднее 2027 года  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 7 февраля 2024.
111. TSMC скоро начнёт закладывать основу для производства 1-нм чипов  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 26 января 2024.
112. TSMC заявила, что начнет производство 1-нм чипов к 2030 году  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 29 декабря 2023.
113. TSMC построит огромный комплекс фабрик для выпуска 1-нм чипов на юге Тайваня  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 3 февраля 2025.
114. TSMC начинает подготовку к производству чипов по 1 нм техпроцессу  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 4 февраля 2025.
115. Intel замахнулась на 1 нм. Компания представила техпроцесс Intel 10A и назвала сроки его запуска  (неопр.). ixbt.com. Дата обращения: 28 февраля 2024.
116. Intel обновила дорожную карту, включив в неё 1-нанометровый процессор  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 28 февраля 2024.
117. Samsung собрал команду для разработки 1-нанометровых чипов к 2029 году  (неопр.). overclockers.ru. Дата обращения: 10 апреля 2025.
118. Прорыв в разработке процессоров. IBM и Samsung готовы преодолеть барьер 1 нм и сделать новые чипы супермощными и энергоэффективными  (неопр.). cnews.ru. Дата обращения: 13 декабря 2024.
119. IBM and Samsung Unveil Semiconductor Breakthrough That Defies Conventional Design  (неопр.). newsroom.ibm.com. Дата обращения: 14 декабря 2024.
120. Техпроцесс 0,2 нм будет освоен к 2037 году, а 1,4 нм не получится без High-NA EUV — глава Imec  (неопр.). 3dnews.ru. Дата обращения: 4 сентября 2024.
121. Meet the Forksheet: Imec’s In-Between Transistor  (неопр.). spectrum.ieee.org. Дата обращения: 25 мая 2023.
122. Imec Reveals Sub-1nm Transistor Roadmap, 3D-Stacked CMOS 2.0 Plans  (неопр.). tomshardware.com. Дата обращения: 26 мая 2023.
123. Imec's process technology roadmap to 2036  (неопр.). design-reuse-embedded.com. Дата обращения: 8 июня 2023.

Литература

• Готра З. Ю. Справочник по технологии микроэлектронных устройств. — Львов: Каменяр, 1986. — 287 с.
• Бер А. Ю., Минскер Ф. Е. Сборка полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. — М.: «Высшая школа», 1986. — 279 с.
• Пирс К., Адамс А., Кац Л. Технология СБИС. В 2-х кн. — М.: Мир, 1986. — 404 с.
• Ханке Х. И., Фабиан Х. Технология производства радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Энергия, 1980. — 463 с.
• Бушминский И. П., Морозов Г. В. Технологическое проектирование микросхем СВЧ. — М.: МГТУ, 2001. — 356 с. — ISBN 5-7038-1687-4.

Ссылки

• Закон Мура против нанометров. Всё, что вы хотели знать о микроэлектронике, но почему-то не узнали… // ixbt.com, 2 ноября 2011
• Как считают нанометры, как их на самом деле надо считать, и почему не все с этим согласны // ixbt.com, 31 декабря 2020
• Список техпроцессов (англ.). IC Knowledge Llc (ноябрь 2015). Дата обращения: 23 ноября 2015. Архивировано из оригинала 24 ноября 2015 года.