Как микросхемы делают
Максимально упрощенно процесс производства интегральных микросхем (чипов) можно описать, сравнив отдельные его этапы, например, с производством одежды.
Сперва нужно произвести ткань (полупроводниковые пластины). Это один этап. Пластины изготавливаются из монокристалла кремния. Из-за формы кристалла пластины — круглые. Чем большую часть площади пластины можно использовать для производства микросхем, тем эффективнее производство. Чем больше диаметр пластины, тем больше микросхем можно уместить на одной пластине и тем ниже себестоимость одной микросхемы. В настоящее время максимальный диаметр — 12 дюймов (300 мм). В 2012 году был создан консорциум по разработке оборудования для производства 18-дюймовых (450 мм) пластин, но проект был закрыт.
Итак, ткань (пластина) есть. Что дальше?
Закройщик рисует выкройку (инженер-схемотехник создает дизайн микросхемы; современная микросхема состоит из миллиардов транзисторов, выполняющих разные функции). На швейной фабрике настраивают станки в соответствии с выкройкой (на основе полученного дизайна создаются фотомаски — шаблоны для печати микросхем).
Завершающий этап — производство готового изделия. Ткань отправляется на швейный конвейер (производится печать микросхемы на специальном оборудовании — литографическом сканере). На рынке литографических сканеров в настоящее время есть безусловный лидер — нидерландская компания ASML. Самые совершенные сканеры нового поколения для фотолитографии в глубоком ультрафиолете (Hign NA EUV) по размерам примерно соответствуют лондонскому двухэтажному автобусу. ASML планирует поставлять их заказчикам в этом году по цене свыше €300 млн за штуку.
Кроме увеличения диаметра пластин еще одним направлением развития в микроэлектронике является миниатюризация технологического процесса — увеличение числа транзисторов на чипе. Степень этой миниатюризации сейчас измеряется в нанометрах (одной миллиардной части метра). Чем меньше нанометраж, тем выше производительность и быстродействие чипа. Наиболее передовая из существующих технологий — техпроцесс 3 нм (такие чипы стоят в iPhone 15 Pro и Pro Max). В настоящее время TSMC, Intel и Samsung ведут активные разработки техпроцесса 2 нм.