Компания Yuanjiwei, базирующаяся в Шанхае, заявила о создании первой в мире экспериментальной производственной линии для изготовления полупроводниковых элементов на основе двумерных материалов с использованием восьмидюймовых подложек. По словам создателей технологии, она потенциально может заменить оборудование экстремального ультрафиолетового излучения (EUV), доступ к которому затруднён из-за действующих экспортных ограничений для Китая.

На текущий момент оборудование EUV играет решающую роль в создании самых современных кремниевых чипов. Ограничения экспорта этих машин стали серьёзным сдерживающим фактором для прогресса полупроводниковой индустрии Китая. В Yuanjiwei полагают, что применение двумерных материалов может открыть новые возможности для развития микроэлектроники.

Современное производство полупроводниковых устройств сталкивается с ограничениями, обусловленными свойствами кремния. В течение многих лет повышение эффективности микросхем достигалось за счёт уменьшения габаритов транзисторов. Однако дальнейшее снижение размеров до атомного уровня делает процесс всё более сложным и затратным.

У миниатюрных кремниевых транзисторов наблюдается увеличение утечек тока, когда электричество продолжает протекать даже при выключенном состоянии компонента. Это вызывает повышение энергопотребления и тепловыделение.

Особое внимание уделяется двумерным полупроводникам – материалам с толщиной всего в один или несколько атомных слоёв. Их строение позволяет поддерживать высокие электрические показатели при дальнейшем уменьшении размеров транзисторов.

Бао Вэньчжун, глава совета директоров Yuanjiwei, отметил, что благодаря исключительно малой толщине на атомном уровне эти материалы могут быть использованы для разработки более миниатюрных транзисторов, минуя необходимость в усложнении существующих кремниевых технологий.

Другим перспективным аспектом является возможность эффективного применения двумерных материалов при создании многослойных трёхмерных микросхем. Минимальная толщина слоёв позволяет теоретически разместить большее количество электронных компонентов в одном корпусе, что приведет к повышению вычислительной мощности и увеличению объема памяти.

Хотя научный мир проявляет большой интерес к изучению двумерных полупроводников, эти исследования ведутся уже больше десятилетия. Тем не менее, масштабирование от лабораторных экспериментов до серийного производства представляет собой одну из самых серьезных проблем.

Согласно информации от Yuanjiwei, разработчики создали не просто новый материал, а комплексную технологию, которая позволит организовать массовое производство подобных устройств. Новая экспериментальная линия включает в себя все ключевые стадии – начиная с подготовки двумерного материала и заканчивая изготовлением готовых полупроводниковых компонентов.

Также стоит отметить, что производственный процесс включает заключительный этап проектирования микросхемы непосредственно перед началом её производства – стадию, на которой завершается разработка и проект передается в производство.

Представители компании подчеркивают, что недостаток комплексной производственной цепочки долгое время являлся главным тормозом для внедрения двумерных полупроводников в практику. Предыдущие работы чаще всего сводились к демонстрации работоспособности технологии в лабораторной среде.

В Yuanjiwei надеются, что разработанная пилотная линия позволит усовершенствовать производственные процессы и перейти к выпуску более сложных конструкций. Компания планирует к 2029 году освоить технологические решения, сопоставимые с изготовлением микросхем по стандарту 5 нанометров, без применения оборудования EUV-литографии.

Разработка инициативы разворачивается в контексте широкогосударственной китайской стратегии, направленной на уменьшение потребности во внешних разработках и оборудовании для микроэлектронной промышленности. В связи с введенными Соединенными Штатами Америки и их партнерами ограничениями на экспорт передовых технологий, власти Китая существенно нарастили финансовые вложения в создание собственных полупроводниковых производств.

Согласно информации от Reuters, к реализации этой задачи подключены высшие учебные заведения, государственные научные организации, компании-производители специализированного оборудования и фирмы, занимающиеся выпуском полупроводников. Источник агентства сообщил ранее о намерении создать полностью замкнутый цикл производства современных микрочипов с использованием отечественного технологического оснащения.

Тем не менее, аналитики подчеркивают, что для практической реализации двумерных полупроводниковых технологий необходимо преодолеть значительное число инженерных вызовов. Производство передовых интегральных схем представляет собой один из наиболее сложных процессов в сфере высоких технологий, и успешные опытные разработки не всегда возможно воспроизвести на промышленных масштабах.

Специалисты также акцентируют внимание на том, что для организации серийного выпуска подобных устройств требуется комплексное развитие всей инфраструктуры – начиная от снабжения исходными материалами и заканчивая оборудованием, программным обеспечением и упаковкой готовой продукции. Поэтому о скором переходе к новой технологии говорить пока не приходится.

Впрочем, организация тестового производства можно интерпретировать как шаг к внедрению разработок в области двумерных полупроводников из академической среды в промышленное производство. В случае подтверждения эффективности указанных технологий, у Поднебесной появится возможность разрабатывать передовые интегральные схемы без применения оборудования западного образца, которое сейчас находится в дефиците.