Китайская компания Yangtze Memory Technologies Co. (YMTC) заняла доминирующее положение по числу патентов в области гибридного межкристального соединения (hybrid bonding), что усилило технологическое давление на южнокорейских производителей памяти — Samsung и SK hynix. На фоне ускоренной разработки высокоуровневой памяти HBM4 и многослойных микросхем NAND гибридное соединение привлекло повышенное внимание со стороны всей полупроводниковой отрасли.

Источник изображений: YMTC

Согласно данным французской патентной аналитической компании KnowMade, компания YMTC раскрыла 119 патентов, связанных с гибридным соединением, за период с 2017 года по январь 2024 года. Для сравнения: Samsung, начав подачу заявок в 2015 году, к концу 2023 года имела 83 патента, а SK hynix, начавшая подачу только в 2020 году — лишь 11. По информации издания ZDNet, большинство патентов в области технологии гибридного межкристального соединения в настоящее время сосредоточено у трёх компаний: Xperi (США), YMTC (Китай) и TSMC (Тайвань).

На фоне ускоренной разработки памяти стандарта HBM4 и многослойных микросхем NAND технология гибридного межкристального соединения привлекает всё больше внимания отрасли. В отличие от традиционного термокомпрессионного соединения, гибридный метод обеспечивает прямой контакт между кристаллами. Это позволяет формировать более тонкие стеки, увеличивать число вертикальных слоёв, снижать потери сигнала и повышать долю годных микросхем в производстве. Эти преимущества особенно важны для компании SK hynix, которая в настоящее время занимает лидирующие позиции на рынке высокоскоростной памяти с трёхмерной компоновкой.

YMTC уже около четырёх лет серийно выпускает микросхемы NAND с применением гибридного межкристального соединения в рамках фирменной технологии Xtacking. Согласно отчёту, компания использует метод соединения «пластина к пластине» (wafer-to-wafer, W2W): ячейки памяти и периферийные цепи формируются на отдельных кремниевых пластинах, которые затем совмещаются в единый чип.

Как сообщает издание ZDNet, Samsung заключила лицензионное соглашение с YMTC на использование технологии гибридного соединения в будущих поколениях NAND. По информации источника, патенты YMTC сложно обойти с точки зрения технической реализации, что сделало заключение сделки практически неизбежным. Это указывает на усиление патентной зависимости южнокорейского производителя от китайских разработок в ключевой технологической области.

По сведениям издания Financial News, традиционные методы, такие как термокомпрессионное соединение, сталкиваются с проблемами выхода годной продукции при производстве HBM-чипов с числом слоёв выше шестнадцати. В отличие от них, технология гибридного межкристального соединения позволяет формировать более тонкие стеки, увеличивать количество слоёв, снижать потери сигнала и повышать выход годных микросхем.

Как сообщает Sedaily, компания Samsung планирует приступить к выпуску 12-слойной HBM4 до конца текущего года и активно исследует гибридную технологию. Также указывается, что компания работает над её развитием совместно с дочерним предприятием SEMES, специализирующимся на технологическом оборудовании.

Во время конференции Foundry Direct 2025 компания Intel представила стратегию использования литографии High-NA EUV в рамках будущего техпроцесса 14A. Хотя компания активно продвигает внедрение этой технологии, окончательное решение о её применении в серийном производстве пока не принято. Вместо этого Intel разработала резервный план, предусматривающий использование стандартной литографии Low-NA EUV для техпроцесса 14A. По словам представителей компании, оба варианта не потребуют модификации дизайнов чипов со стороны заказчиков.

Источник изображения: Rubaitul Azad / Unsplash

При этом второй экземпляр установки High-NA EUV — ASML Twinscan NXE:5000 стоимостью около $400 млн — уже установлен на заводе Intel в штате Орегон, но пока не используется в производственной среде из-за продолжающейся стадии разработки. По этой причине компания воздерживается от преждевременного внедрения, минимизируя технологические риски. Исполнительный вице-президент Intel, технический директор по операциям и руководитель подразделения Foundry Technology and Manufacturing доктор Нага Чандрасекаран (Naga Chandrasekaran) подчеркнул, что производственные параметры High-NA соответствуют ожиданиям, и компания внедрит эту технологию тогда, когда сочтёт это целесообразным.

Доктор Чандрасекаран сообщил, что у Intel уже имеются данные по техпроцессам 14A и 18A, демонстрирующие паритет по выходной годности между решениями на базе Low-NA EUV и High-NA EUV. По его словам, компания продолжает техническое совершенствование обоих направлений и обеспечивает наличие альтернативных маршрутов, чтобы выбранное решение минимизировало риски для клиентов и обеспечивало наилучший результат с точки зрения стратегических задач.

Компания планирует использовать High-NA EUV лишь для ограниченного числа слоёв в рамках техпроцесса 14A, а их точное количество не раскрывается. Для остальных уровней будут применяться другие литографические установки, включая Low-NA EUV. По утверждению Intel, использование тройной экспозиции с Low-NA вместо High-NA обеспечивает сопоставимый результат, при этом оба маршрута совместимы по правилам проектирования. Благодаря этому заказчикам не придётся вносить изменения в свои схемы, независимо от выбранной производственной стратегии.

По данным компании, паритет выходной годности между двумя подходами достигнут благодаря достижениям в современных технологиях многократной экспозиции, особенно в области наложения слоёв. На стадии разработки с использованием High-NA было произведено около 30 000 кремниевых пластин. Для достижения необходимой плотности рисунка с использованием Low-NA требуется три последовательные экспозиции и до 40 стадий обработки, в то время как High-NA обеспечивает нужный шаг за одну экспозицию. Таким образом, маршрут с High-NA становится короче и проще. Это также открывает возможность снизить плотность металлических слоёв, что может дать прирост производительности.

Intel не уточнила, основаны ли её сравнительные оценки на результатах экспонирования кристаллов размером с полный ретикул (фотошаблон, который используется в проекционной литографии для формирования изображения микросхемы на поверхности кремниевой пластины). Установки High-NA EUV в текущей конфигурации способны экспонировать только половину ретикула за один проход, поэтому для формирования процессора размером с весь ретикул требуются два прохода с последующим точным совмещением изображений. В тех случаях, когда площадь кристалла не превышает половину ретикула, High-NA позволяет выполнить экспозицию за один проход без необходимости совмещения. В отличие от этого, установки Low-NA EUV способны экспонировать кристалл размером с полный ретикул за один проход.

На апрельской выставке электроники в Шанхае китайские производители полупроводников активно рекламировали комплексные отечественные решения. Однако за патриотической риторикой скрывается структурная зависимость: Китай по-прежнему нуждается в американских микросхемах, особенно в секторе автопрома и промышленной автоматизации. Эти компоненты, несмотря на стратегическую значимость, остались незаменимыми для целого ряда критических производственных цепочек.

Источник изображения: citexpo.org

Уязвимость Китая стала очевидной, когда в конце апреля Пекин освободил восемь категорий американских микросхем от импортных пошлин в размере 125 %, введённых в рамках торговой войны с США. Как сообщили источники в отрасли, это решение стало результатом давления со стороны китайских автопроизводителей, испытывающих дефицит важнейших импортных чипов. В список вошли компоненты, без которых современные автомобильные системы невозможны — в частности, микроконтроллеры и аналоговые полупроводники.

Торговая война между США и Китаем выявила взаимные критические зависимости. Администрация Дональда Трампа (Donald Trump) освободила от пошлин продукцию, включая iPhone и другую электронику, собираемую преимущественно в Китае. В ответ Пекин ограничил экспорт редкоземельных элементов, критически необходимых для американского высокотехнологичного производства. При этом США сохраняют контроль над определёнными сегментами рынка чипов, включая микроэлектронику, применяемую в автотранспорте, где доминируют американские и европейские производители.

Хотя американские микросхемы составляют лишь небольшую часть китайского импорта чипов, они включают ключевые компоненты для автопрома — микроконтроллерные блоки, сравнимые с мини-компьютерами, и аналоговые чипы, обрабатывающие сигналы. Эти позиции были включены в список исключений, утверждённый Пекином. В результате пошлины были отменены более чем для 90 % чипов, импортируемых Китаем из США.

По данным китайской таможенной службы, в 2024 году объём импорта полупроводников достиг $412 млрд, что на 10 % выше показателя предыдущего года. Несмотря на многолетние усилия по наращиванию внутреннего производства, зависимость от импорта продолжает расти. Особенно ярко это проявляется в автомобильной отрасли, где спрос на микросхемы увеличивается вслед за расширением функциональности — от цифровых дисплеев и голосового управления до систем автономного вождения. Эти функции требуют более сложных микропроцессоров, поставки которых Китай пока не способен обеспечить полностью.

В 2024 году импорт чипов составил $412 млрд, что подтверждает сохраняющуюся зависимость Китая от зарубежных поставок. Источник изображения: China's General Administration of Customs

Традиционно рынок автомобильных микросхем контролируется западными производителями. Texas Instruments, Infineon, NXP, STMicroelectronics и Renesas обеспечивают основные поставки компонентов, отвечающих за управление электроникой в транспортных средствах. В отличие от процессоров для смартфонов или ИИ, эти чипы менее технологичны, но критичны, ведь без них невозможно функционирование современных автомобилей.

Китайские власти, по словам источников, проинформировали автопроизводителей о необходимости с 2025 года использовать в автомобилях не менее 25 % чипов отечественного производства. Однако к концу 2024 года эта доля составляла лишь около 15 %. Рост показателя тормозится сложностью разработки: полный цикл проектирования микросхем занимает до двух лет, а для автомобильных чипов требуется ещё два-три года на тестирование и сертификацию. Высокие требования к надёжности делают производителей крайне осторожными при выборе новых поставщиков.

Как сообщили источники, недавно прошли переговоры с компаниями Texas Instruments и NXP о возможном расширении производства чипов на территории Китая. На автосалоне в Шанхае Китайский альянс автомобильных чипов (China Automotive Chip Alliance — CACA) продемонстрировал отечественные решения с пометкой «100 % внутренний контроль». Тем не менее, большая часть этих решений пока не обеспечивает стабильных объёмов и надёжности, необходимой для массового применения.

На шанхайской выставке компания Geehy Semiconductor представила микроконтроллер, который, по словам инженера Ян Чао (Yang Chao), может заменить аналоги Texas Instruments и других зарубежных компаний. Он отметил, что во время глобального дефицита микросхем в 2021 году спрос на китайскую продукцию резко вырос, поскольку покупатели были вынуждены искать альтернативы. По его словам, стратегия локализации уже привела к росту числа заказчиков — как в Китае, так и в некоторых европейских странах. Компания делает ставку на технологическую зрелость и конкурентоспособную цену, хотя пока остаётся нишевым игроком.

Европейская счётная палата (ECA) опубликовала доклад, в котором заявила, что Европейский союз (ЕС) находится в высокой зависимости от китайских микрочипов, используемых в повседневных устройствах. Согласно отчёту, около 33 % массовых чипов, применяемых в автомобилях и бытовой технике, импортируется из Китая. Одновременно ЕC значительно отстаёт от цели занять 20 % мирового рынка полупроводников к 2030 году, закреплённой в европейском «Законе о чипах» (European Chips Act).

Источник изображения: Planet Volumes / Unsplash

Согласно ECA, текущие темпы развития производства полупроводников внутри ЕС не позволяют удовлетворить растущий внутренний спрос. Аудиторы указали, что европейские производители микросхем, включая Infineon (Германия), NXP (Нидерланды) и STMicroelectronics (Франция—Италия), не способны покрыть внутренние потребности. В 2024 году отрицательное сальдо торговли ЕС с Китаем по полупроводникам составило €9,8 млрд. Кроме Китая, дефицит также зафиксирован в торговле с Тайванем — ведущим мировым центром производства более продвинутых чипов.

Хотя в глобальном контексте основной спрос сосредоточен на передовых микросхемах, используемых в смартфонах и центрах обработки данных, спрос на менее сложные, зрелые микрочипы также остаётся высоким. Эти компоненты необходимы для производства устройств с низким энергопотреблением и играют важную роль в переходе к более устойчивым технологиям. Европейские аудиторы предупредили, что отставание в этом сегменте будет лишь увеличиваться.

Источник изображения: wu yi / Unsplash

Счётная палата критически оценила прогресс в реализации «Закона о чипах». В документе подчёркивается, что ЕС «далёк» от достижения 20%-ной доли в мировой цепочке создания стоимости микрочипов к 2030 году. Эта цель признана скорее «провозглашённой», чем основанной на реальных возможностях ЕС. В июле 2024 года Европейская комиссия уже признала, что ожидаемая доля к 2030 году составит не более 11,7 %.

В ответ на растущие риски зависимости от внешних поставщиков ЕС провёл опрос компаний, производящих и использующих микросхемы предыдущих поколений. Исследование касалось применения этих технологий в автомобилях, бытовой технике и медицинских устройствах. Поводом стали опасения, что субсидируемые китайским государством компании подрывают позиции европейских производителей. Исследование было согласовано с Вашингтоном и сопровождалась аналогичным опросом, проведённым в США при администрации президента Джо Байдена (Joe Biden).

Член Европейской счётной палаты Аннеми Тюртелбум (Annemie Turtelboom) заявила, что геополитическая напряжённость между ЕС и США сделала вопрос сокращения зависимости ещё более актуальным, чем год назад. «Мы уже знаем о рисках, связанных с импортом из стран, с которыми у нас неопределённые отношения. Но, возможно, мы вообще не можем полагаться даже на традиционных союзников в поставках микрочипов», — подчеркнула она.

Компания Arm подвела итоги 40-летнего развития, объявив о поставке более 250 млрд процессоров по всему миру. С момента создания первого ARM1 в 1985 году архитектура Arm радикально изменила рынок мобильных устройств, датчиков и серверных решений, став новым отраслевым стандартом энергоэффективности.

Источник изображений: Arm

Компания Acorn стремилась создать амбициозного преемника BBC Micro, в котором использовался 8-битный процессор с 16-битной адресной шиной — микропроцессор MOS Technology 6502. Для реализации этой задачи в 1985 году в Кембридже была сформирована команда из двух инженеров — Софи Уилсон (Sophie Wilson) и Стива Фёрбера (Steve Furber), — разработавших первый процессор ARM1, содержавший 6 тыс. логических вентилей. Для сравнения: современные процессоры Arm насчитывают более 100 млн вентилей.

Стремление к энергоэффективности в архитектуре Arm было продиктовано практической необходимостью. На момент проектирования компания не могла позволить себе дорогостоящую керамическую упаковку микросхем, поэтому инженерам пришлось создать процессор с минимальным энергопотреблением, что позволило использовать доступную пластиковую упаковку без риска перегрева.

Процессор ARM1 был изготовлен по 3-микронному техпроцессу, что, в сочетании с архитектурой RISC, обеспечило высокую скорость работы при низком энергопотреблении. Arm отмечает, что ARM1 оказался «быстрым и невероятно эффективным с точки зрения энергопотребления». Современные процессоры Arm содержат более 100 млн вентилей, оснащаются графическими ускорителями, поддерживают многоядерные архитектуры и изготавливаются по 3-нм техпроцессу.

В 1990-х годах чипы Arm начали привлекать внимание за пределами британского рынка домашних компьютеров. Первыми серьёзными успехами стало сотрудничество с компанией Apple, использовавшей чип Arm для портативного устройства Newton MessagePad, выпущенного в 1993 году. Несмотря на неудачу этого проекта, выбор Arm подтолкнул индустрию к более широкому принятию архитектуры. Конец 1990-х годов ознаменовался взрывным ростом продаж процессоров Arm на фоне стремительного развития рынка мобильных телефонов. Одним из первых устройств, продемонстрировавших потенциал Arm, стал телефон Nokia 6110, который впоследствии вошёл в число самых продаваемых моделей в мире.

По последним данным, поставлено более 250 млрд чипов Arm. Для сопоставления: общее число людей, когда-либо живших на Земле, оценивается в 110 млрд. В юбилейном блоге компания подчеркнула: «В мире буквально больше ARMs, чем arms», обыграв схожесть написания названия компании и английского слова arms (англ. — руки).

На сегодняшний день Arm продолжает развивать свои архитектуры, выходя за рамки мобильных устройств и внедряясь в различные вычислительные сегменты — от IoT-оборудования до инфраструктуры дата-центров. В то же время компания осознаёт угрозу со стороны альтернативных открытых архитектур, таких как RISC-V, а также отмечает рост активности китайских технологических компаний. В будущем Arm предстоит конкурировать с решениями, которые разрабатываются без лицензирования и направлены на снижение зависимости от западных технологий.

Тайваньская компания TSMC, крупнейший в мире контрактный производитель полупроводников, ведёт беспрецедентное расширение своих производственных мощностей. В настоящий момент компания одновременно строит 24 фабрики в разных странах, что, по мнению аналитиков, позволит ей закрепить доминирование в отрасли на десятилетия вперёд.

Источник изображений: TSMC

Ещё несколько лет назад запуск каждого нового предприятия TSMC становился значимым событием. Однако сегодня, на фоне 15 строящихся фабрик в Тайване, шести в США (включая Fab 21 в Аризоне), двух в Японии и одного завода в Германии, отдельные проекты уже не вызывают столь широкого резонанса. Кроме того, по данным журнала ComputerBase, компания активно развивает упаковочные производства и исследовательские центры, ещё больше укрепляя глобальное присутствие.

Источник изображений: TSMC

Темпы роста также впечатляют: если до 2020 года TSMC в среднем строила три фабрики в год, то с 2021 по 2024 год этот показатель увеличился до пяти, а в 2024 году компания приступила к строительству сразу девяти новых объектов. Учитывая, что возведение одной фабрики занимает 3–4 года, одновременно в работе находятся 24 проекта.

Источник изображений: TSMC

Эксперты отмечают, что в ближайшие годы ни Intel, ни Samsung не смогут серьёзно конкурировать с TSMC. Проекты Intel во многом заморожены, а Samsung сталкивается с технологическими трудностями. При этом TSMC уже объявила о высоких показателях выхода годных чипов для своего 2-нм техпроцесса (N2), запуск которого намечен на вторую половину года.

Основным вызовом для компании сегодня остаётся кадровый вопрос. Численность сотрудников выросла с 51 тысячи в 2019 году до более чем 83 тысяч к концу 2024-го, а в начале 2025 года штат увеличился ещё на 1300 человек. Ожидается, что в этом году компания преодолеет отметку в 90 тысяч сотрудников, а в следующем — в 100 тысяч.

Несмотря на стремительный рост, TSMC удаётся поддерживать высокие стандарты качества. Так, завод в Аризоне (Fab 21) быстро достиг уровня тайваньских фабрик по выходу годных чипов по технологии 4 нм (N4), а японский завод даже превзошёл показатели Fab 15A на Тайване в производстве 22-нм продукции.

Аналитики уверены: благодаря инвестициям в передовые технологии и глобальную инфраструктуру, TSMC останется ключевым игроком рынка на многие годы и будет практически недосягаема для конкурентов.

В апреле 2025 года на технологическом симпозиуме в Северной Америке компания TSMC объявила, что начала серийное производство чипов по техпроцессу N3P ещё в IV квартале 2024 года. Эта 3-нм платформа третьего поколения сохраняет полную совместимость с дизайнами чипов для прежней версии 3-нм техпроцесса и ориентирована на задачи, где критичны высокая производительность и экономичное энергопотребление — от пользовательских устройств до центров обработки данных.

Источник изображения: TSMC

Технология N3P представляет собой оптическое сжатие предыдущего техпроцесса N3E. Сохраняя прежние правила проектирования и совместимость с блоками чипов, она обеспечивает прирост производительности до 5 % при неизменном уровне утечки токов либо снижение энергопотребления на 5–10 % при тех же частотах. Кроме того, в схемах со стандартной пропорцией логических, SRAM и аналоговых элементов (50 %, 30 % и 20 % соответственно), N3P даёт прирост плотности транзисторов на 4 %.

Повышение плотности интеграции в N3P достигнуто за счёт улучшения оптических параметров литографического процесса, а не изменений в проектных нормах, что способствует более эффективному масштабированию всех функциональных структур микросхемы. Это преимущество особенно проявляется в проектах с преобладанием памяти SRAM, где критична высокая плотность интеграции. В настоящее время техпроцесс применяется для выполнения производственных заказов ключевых клиентов компании.

TSMC уточняет, что развитие 3-нм линейки техпроцессов не ограничивается узлом N3P. Следующим этапом станет 3-нм техпроцесс N3X, массовое производство которого запланировано на II полугодие 2025 года. Эта версия ориентирована на достижение максимальных тактовых частот и, согласно внутренним оценкам компании, обеспечивает увеличение максимальной производительности на 5 % при фиксированном энергопотреблении либо позволяет снизить энергопотребление на 7 % при неизменной частоте по сравнению с N3P.

* Плотность чипа, опубликованная TSMC, отражает «смешанную» структуру чипа, состоящую из 50 % логических элементов, 30 % памяти SRAM и 20 % аналоговых блоков. ** При одинаковой площади. *** При одинаковой тактовой частоте. Источник изображения: Tom's Hardware

Ключевое отличие техпроцесса N3X — поддержка напряжения питания до 1,2 вольт, что является аномально высоким значением для 3-нм технологического узла. Это позволяет микросхемам достигать максимальной тактовой частоты (Fmax), что особенно важно для процессоров клиентского сегмента. Однако такая возможность сопряжена с серьёзными технологическими ограничениями: мощность, обусловленная токами утечки, может возрасти до 250 %. Поэтому при проектировании микросхем на базе N3X требуется инженерный компромисс между производительностью и тепловыми параметрами устройства.

Старший вице-президент по развитию бизнеса и глобальным продажам, а также заместитель операционного директора TSMC Кевин Чжан (Kevin Zhang) отметил, что компания продолжает оптимизировать свои техпроцессы даже после их перехода к массовому производству. По его словам, переход на новый технологический узел требует от клиентов значительных инвестиций, включая разработку чипов в рамках экосистемы. Поэтому стратегия TSMC направлена на непрерывную оптимизацию уже внедрённых техпроцессов, чтобы клиенты могли дольше сохранять эффективность ранее сделанных вложений.

TSMC традиционно выпускает несколько итераций одного технологического узла в рамках единого комплекта разработки — Process Development Kit (PDK). Примером служат серии техпроцессов N5 и N4, включающие, соответственно, N5P и версии N4P и N4C. Такой подход позволяет компании максимально эффективно использовать дорогостоящее технологическое оборудование, а клиентам — снижать затраты за счёт повторного использования IP-блоков. Узлы N3P и N3X органично продолжают эту стратегию в рамках 3-нм семейства техпроцессов.

Несмотря на активное внимание к перспективным 2-нм техпроцессам, основанным на транзисторах с полным затвором (GAA), основная масса процессоров для клиентских устройств, которые выйдут на рынок в ближайшие кварталы, будет производиться с использованием техпроцессов семейства N3. К числу таких решений относятся смартфоны, планшеты и компьютеры новых поколений, запуск которых ожидается в 2025 году и позднее.

Компания GS Nanotech, входящая в состав холдинга GS Group, осуществила корпусирование опытной партии микросхем на подложках из 26 слоёв, что стало первым в России опытом сборки микросхем такой сложности. Крупные зарубежные вендоры уже освоили корпусирование на подложках из 50 слоёв, но в России прежде производители работали с подложками до 16 слоёв.

Источник изображения: gsnanotech.ru

Для успешного выполнения задачи по корпусированию такого уровня специалисты GS Nanotech совместно с заказчиком в лице компании Malt System создали специальную подложку из 26 слоёв. В дополнение к этому они разработали технологию установки восьми кристаллов в один корпус методом flip-chip с дополнительным монтажом более 200 SMD-компонентов. В компании освоенную технологию называют «корпусированием мирового уровня». Отмечается, что выход годных чипов опытной партии составил 100 %.

«Корпусирование микросхем такого уровня стало вызовом для компании, ведь до нас никто не корпусировал микросхемы такого порядка. Но благодаря наработанным компетенциям мы успешно справились с этой задачей», — прокомментировал данный вопрос гендиректор GS Nanotech Сергей Пластинин.

Научный руководитель Malt System Сергей Елизаров рассказал, что выбор GS Nanotech в качестве подрядчика был неслучайным, поскольку совместная работа позволила достичь того, что «практически невозможно реализовать, например, при сотрудничестве с китайскими компаниями — наладить полноценную кооперацию и получать быструю и технически грамотную обратную связь». Он также добавил, что сотрудники GS Nanotech занимались проектированием, изготовлением подложки и корпусированием микросхем, тогда как специалисты Malt System осуществляли моделирование всех промежуточных версий, своевременно выдавая замечания по топологии и дизайну подложки. Они также занимались тестированием подложки и собранной микросхемы.

Ещё летом прошлого года стало известно о намерениях TSMC сподвигнуть участников отрасли на переход от использования классических кремниевых пластин круглой формы к прямоугольным подложкам размерами 510 × 515 мм. Теперь сообщается, что после первых экспериментов компания решила перейти к квадратным подложкам размером 310 × 310 мм.

Источник изображения: TSMC

Современная полупроводниковая промышленность передовые чипы выпускает на круглых кремниевых пластинах диаметром до 300 мм. При этом сами кристаллы чипов имеют квадратную или прямоугольную форму, что с учётом необходимых для работы оборудования припусков по краям вынуждает не очень экономно расходовать материалы. Переход к прямоугольным или квадратным подложкам способен решить эту проблему, но для их внедрения необходимо переработать всю инфраструктуру и перейти на новое оборудование для обработки кремниевых подложек.

Как отмечает Nikkei Asian Review со ссылкой на собственные источники, TSMC уже почти определилась с параметрами кремниевых подложек нового поколения, которые обретут квадратную форму и начнут в небольших количествах применяться с 2027 года. От прежних намерений использовать подложки размерами 510 × 515 мм пришлось отказаться из-за возникших технологических сложностей. Предлагаемый к внедрению стандарт с квадратной подложкой 310 × 310 мм вместит меньше чипов, но всё равно повысит эффективность по сравнению с нынешними круглыми кремниевыми пластинами. TSMC строит опытную производственную линию в Таоюане, на которой с 2027 года надеется начать обработку квадратных подложек указанного типоразмера.

Тайваньская компания ASE Technology, которая специализируется на услугах по тестированию и упаковке чипов, изначально планировала использовать подложки размерами 600 × 600 мм, но теперь в целях унификации готова перейти на размер 310 × 310 мм. По оценкам Morgan Stanley, нынешняя круглая кремниевая пластина диаметром 300 мм способна вместить не более 16 чипов для ускорителей Nvidia B200, либо не более 12 чипов для ускорителей AMD Instinct MI355, либо не более 25 чипов Google TPU, и это при условии отсутствия брака, что на практике никогда не достижимо.

Первоначально TSMC рассчитывала перенимать опыт по работе с пластинами прямоугольной форме у производителей дисплеев, и даже начала сотрудничать с Innolux, но потом поняла, что у партнёров из этой отрасли нет готовых решений для внедрения квадратных подложек при производстве чипов, а потому двигаться дальше придётся преимущественно самостоятельно.

Не только TSMC и ASE готовы мигрировать в этом направлении. Находящаяся под американскими санкциями Huawei Technology необходимый опыт рассчитывает получить как раз при содействии китайских компаний BOE Technology и Tongfu Microelectronics.

Intel объявила, что вице-президент Энн Келлехер (Ann Kelleher), возглавлявшая разработку технологий производство микросхем, покинет свой пост до конца 2025 года. Её уход совпадает с началом масштабных преобразований в производственном подразделении Intel Foundry и завершением этапа разработки ключевого техпроцесса Intel 18A на исследовательской площадке в штате Орегон.

Келлехер проработала в компании 29 лет. Свою карьеру в Intel она начала в 1996 году на должности инженера по технологическим процессам. Позднее она возглавила одну из фабрик компании. В 2020 году ей было поручено руководство всей разработкой техпроцессов Intel. На момент объявления об уходе ей исполнилось 59 лет.

На протяжении последних лет Келлехер возглавляла разработку технологического процесса 18A — одного из важнейших проектов Intel, ориентированного на сокращение отставания от TSMC. Эта технология создавалась на исследовательских фабриках компании, расположенных в Хиллсборо (штат Орегон). По заявлению Intel уже достигла значительного прогресса в освоении техпроцесса 18A и готовится к выпуску первых чипов на нём для сторонних заказчиков. Разработка последних скоро придёт к этапу tape-out — финальный этап проектирования чипа, при котором готовая топология микросхемы передаётся на фабрику для начала производства, включая изготовление фотошаблонов.

Источник изображения: Intel

Переход к новому этапу технологического управления сопровождается кадровыми перестановками. В июле 2024 года Intel пригласила Нагу Чандрасекарана (Naga Chandrasekaran), ранее работавшего в компании Micron, на должность главы подразделения контрактного производства чипов. Теперь ему предстоит занять должность главного директора по технологиям и операциям в Intel Foundry, а также возглавить направление разработки техпроцессов, которое ранее курировала Келлехер.

Ещё осенью 2024 года Intel сообщила, что выбрала Навида Шахрияри (Navid Shahriari) в качестве долгосрочного преемника Келлехер, однако сроки её ухода тогда не раскрывались. Теперь Шахрияри назначен исполнительным вице-президентом новой организационной структуры, задача которой — координация производственных процессов Intel на всех предприятиях компании Новая структура будет отвечать за разработку технологии тестирования сборок (ATTD), операции по изготовлению фотоматриц (DMO), производство тестов сборок (ATM) и операции по сортировке пластин C4. Об этом назначении Intel также объявила 20 марта 2025 года одновременно с сообщением об отставке Келлехер.

Как пишет портал Tom's Hardware, компания Intel реорганизует подразделение Foundry под двух руководителей, которые будут отвечать за два ключевых направления в разработке и производстве полупроводников. Чандрасекарана будет отвечать непосредственно за разработку и выпуск самих кристаллов, тогда как Шахрияри возглавит направление разработки и внедрения технологий упаковки кристаллов.

В официальном заявлении Intel подчёркивается, что передача полномочий осуществляется при полной готовности управленческой команды и в условиях успешной реализации проекта 18A. Компания утверждает, что разработка технологии ведётся с опережением графика. Tape-out проектов для внешних заказчиков и подготовка к выпуску первой продукции находятся в активной фазе, что позволяет обеспечить запланированную и последовательную смену руководства. До того как Энн Келлехер покинет Intel, она будет выступать в качестве стратегического советника Intel Foundry.

Китай стремительно укрепляет свои позиции в сфере проектирования и производства чипов следующего поколения, опережая США как по количеству научных публикаций, так и по их значимости. По данным Джорджтаунского университета (GU), в период с 2018 по 2023 год китайские исследователи опубликовали в два с лишним раза больше научных работ, чем их американские коллеги. Эти фундаментальные исследования ставят под угрозу эффективность экспортного контроля США, что может привести к утрате их доминирующего положения в разработке передовых микросхем.

Источник изображения: Mathew Schwartz / Unsplash

При этом 50 % статей, вошедших в 10 % наиболее цитируемых работ в данной области, были написаны при участии авторов из Китая. Для сравнения: американские исследователи участвовали лишь в 22 % таких публикаций, а европейские учёные — в 17 %. Этот разрыв свидетельствует о целенаправленной стратегии Китая, направленной на достижение лидирующих позиций в фундаментальных исследованиях в области микроэлектроники.

Китайские исследования охватывают широкий спектр научных дисциплин, включая физику, материаловедение, электронику, компьютерные науки и ИИ. В центре внимания китайских учёных — традиционные кремниевые полупроводниковые чипы, специализированные графические процессоры (GPU) для ИИ, принципиально новые вычислительные архитектуры, нейроморфные процессоры и оптические микросхемы. Эти технологии способны коренным образом изменить вычислительные системы, повысив их производительность и энергоэффективность, что делает их стратегически важными для будущего высокопроизводительных вычислений.

Аналитики Обсерватории передовых технологий (ETO) использовали методы машинного обучения (ML) для обработки и классификации тысяч научных публикаций, сосредоточившись на прорывных технологиях, а не на инкрементальных коммерческих улучшениях, которые зачастую остаются корпоративными секретами. Такой подход позволил выявить ключевые направления научных исследований, определяющие, какие страны займут лидирующие позиции в разработке высокотехнологичных вычислительных систем.

Топ-цитируемые исследования — это 10 % статей за каждый год, набравшие наибольшее количество цитирований. Источник изображения: ETO

Анализ включал только статьи с аннотациями на английском языке, что подчёркивает их международную значимость. Это означает, что в выборку вошли лишь те работы китайских исследователей, которые ориентированы на международную научную аудиторию, а не внутренние исследования, публикуемые исключительно на китайском языке. Однако даже в таком отборе Китай демонстрирует значительное преимущество перед США и Европой.

Юньцзи Чэнь (Yunji Chen), глава Государственной ключевой лаборатории процессоров в Пекине и соучредитель компании Cambricon, отмечает, что Китай добился значительных успехов в проектировании специализированных ИИ-чипов. Однако, по его словам, производство остаётся узким местом, главным образом из-за экспортных ограничений США. Введение санкций существенно затруднило доступ Китая к передовым литографическим установкам и высокопроизводительным полупроводниковым компонентам, что сдерживает развитие китайской микроэлектронной индустрии.

С октября 2022 года Министерство торговли США (DOC) запретило продажу в Китай передовых микросхем и оборудования для их производства. Американские власти объяснили этот шаг тем, что Пекин использует ИИ для «мониторинга, отслеживания и наблюдения за собственными гражданами», а также для развития военных технологий. Несмотря на эти меры, китайские исследования не только не замедлились, но и продолжают усиливать своё влияние на мировую научную среду.

Чип Cambrian-1 компании Cambricon использует вычислительную архитектуру, специально разработанную для глубокого обучения ИИ. Источник изображения: Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences

Наиболее перспективные направления китайских исследований включают нейроморфные вычисления и оптические процессоры. Первые моделируют работу биологических нейронных сетей, что позволяет создавать более энергоэффективные и высокопроизводительные вычислительные системы. Вторые, использующие фотонные технологии, способны заменить электронные транзисторы и значительно повысить скорость обработки данных. Китай уже лидирует в обеих этих областях по количеству публикаций, что подчёркивает его стратегическое преимущество в разработке новых вычислительных архитектур.

Джейкоб Фельдгойзе (Jacob Feldgoise), аналитик Центра безопасности и передовых технологий при GU, указывает, что Китай активно разрабатывает следующее поколение вычислительных технологий, в отношении которых США не обладают монополией. В отличие от традиционных полупроводниковых технологий, для реализации этих решений не требуется доступ к высокоточному оборудованию, находящемуся под экспортными ограничениями. Это делает усилия США по сдерживанию китайского технологического прогресса значительно менее эффективными.

Джим Келлер (Jim Keller), легендарный разработчик центральных процессоров и генеральный директор разработчика чипов Tenstorrent, объявил на этой неделе, что вошёл в состав совета директоров стартапа AheadComputing, который занимается разработкой «прорывных» прикладных процессоров на архитектуре RISC-V. Стартап был основан ветеранами Intel, работавшими в Advanced Architecture Development Group — элитной команде инженеров Intel.

Источник изображения: Tenstorrent

«Рад сообщить, что вхожу в совет директоров AheadComputing. Дебби Марр — генеральный директор, она замечательная. Мы делаем экосистему RISC-V богатой, широкой и надёжной. CPU, ИИ, поддержка IP и программного обеспечения. Open RISC-V — это то, где вы можете внедрять инновации. Без ограничений», — сообщил Джим Келлер на своей странице в соцсети X.

Команда основателей AheadComputing ранее работала в отделе Advanced Architecture Development Group (AADG) Intel и принимала участие в разработке нескольких поколений процессоров компании для настольных ПК, ноутбуков и серверных систем. Они специализировались на проектировании микроархитектуры процессоров, контроллеров памяти, а также оптимизации производительности для рабочих нагрузок ИИ и машинного обучения.

Учитывая опыт соучредителей AheadComputing, а также комментарии Джима Келлера, компания, по всей видимости, будет ориентирована на разработку решений для ИИ, высокопроизводительных вычислений (HPC) и лицензирования IP, что во многом совпадает с направлением деятельности Tenstorrent. AheadComputing заявила, что одной из её целей является создание процессорных ядер с производительностью выше, чем у конкурентов. Впрочем, аналогичные задачи ставят перед собой все ведущие разработчики процессоров, включая Apple, AMD, Intel и Qualcomm.

AheadComputing была основана в прошлом году четырьмя ветеранами Intel: Дебби Марр (Debbie Marr), Джонатаном Пирсом (Jonathan Pearce), Шрикантом Шринивасаном (Srikanth Srinivasan) и Марком Деченом (Mark Dechene). Марр занимает пост генерального директора компании.

Дебби Марр присоединилась к Intel в 1988 году в качестве инженера-конструктора графического ускорителя Super VGA. В 1989 году она перешла в команду разработчиков процессора Intel 386SL — первого процессора Intel для ноутбуков. Она является одним из архитекторов процессора Intel Pentium Pro (первого серверного процессора компании), многочисленных поколений Pentium 4 (Willamette, Foster, Prescott), а также революционной архитектуры Nehalem. Марр также внесла вклад в разработку технологии Intel Hyper-Threading. Впоследствии она стала главным архитектором процессоров Intel Haswell и Intel Ice Lake. В 2019 году она заняла пост главного архитектора AADG и руководила подразделением до середины 2024 года, после чего покинула Intel и основала AheadComputing. Джим Келлер работал в Intel в тот же период, когда Марр возглавляла AADG.

Другие основатели AheadComputing также участвовали в разработке различных высокопроизводительных и энергоэффективных микроархитектур процессоров Intel, включая Nehalem, Haswell, Broadwell и Tremont. Джонатан Пирс, в свою очередь, руководил исследовательским проектом по созданию «микропроцессорной архитектуры с прорывной производительностью для алгоритмов AI/ML/HPC». В целом в AheadComputing собралась высококвалифицированная команда инженеров, внесших значительный вклад в создание одних из лучших центральных процессоров в истории, а также в разработку архитектур ИИ-чипов и графических процессоров.

Ранее AheadComputing объявила о привлечении $21,5 млн первоначального финансирования для разработки новой микропроцессорной архитектуры, предназначенной для рабочих нагрузок ИИ, облачных вычислений и периферийных устройств. Среди инвесторов — Eclipse Ventures, Maverick Capital, Fundomo, EPIQ Capital Group, а также Джим Келлер. С помощью этого финансирования компания планирует расширить свою инженерную команду и ускорить разработку ключевой технологии. В настоящее время в AheadComputing работает около 40 сотрудников.

На фоне роста производства полупроводников в США, Японии и Южной Корее, компания Fujifilm, являющаяся не только производителем фотоаппаратов, но и крупным производителем сырья для полупроводниковой промышленности и одним из немногих поставщиков сверхчистых фоторезистов для EUV-литографии, удваивает инвестиции в производство материалов для чипов, нацелившись на рынок объёмом $3,2 млрд к 2030 году.

Источник изображения: GlobalFoundries

Эти инвестиции более чем в два раза превышают вложения Fujifilm за последние три года и будут направлены на увеличение мощностей в США, Японии и Южной Корее, где крупнейшие производители микросхем, такие как Intel, TSMC, Samsung и другие, активно строят новые фабрики по выпуску высокотехнологичных процессоров для искусственного интеллекта (ИИ) и высокопроизводительных вычислений (HPC), сообщает Tom's Hardware.

Напомним, Fujifilm занимает пятое место в мире по производству фоточувствительных материалов для полупроводников и входит в пятёрку производителей ультрачистых фоторезистов для литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV), конкурируя с другими лидерами отрасли, включая JSR, DuPont, Tokyo Ohka Kogyo и Shin-Etsu Chemical. Среди её клиентов значатся такие техногиганты, как TSMC и Samsung.

Стремясь укрепить свои позиции в цепочке поставок, компания также расширяет производство с учётом расположения своих ключевых клиентов. В частности, в Японии строится новый завод в Сидзуоке стоимостью 13 миллиардов иен ($83,27 млн). В Южной Корее модернизация мощностей в Пхёнтхэке завершится осенью, а в Чхонане к 2027 году начнётся массовое производство абразивных материалов.

Компания намерена вложить 100 миллиардов японских иен ($640,5 млн) к марту 2027 года для расширения своего глобального производства полупроводниковых материалов, а также рассматривает возможность выхода на рынок Индии, которая активно развивает своё производство микроэлектроники.

В долгосрочной перспективе Fujifilm планирует удвоить продажи в сегменте материалов для чипов относительно 2024 года, доведя их, как отмечено выше, до 500 миллиардов иен ($3,2 млрд) к 2030 году, что соответствует доминирующей позиции Японии, которая контролирует половину мирового рынка ключевых материалов для полупроводников.

Китай начал распределение средств из третьего этапа своего «Большого фонда» (Big Fund III), предназначенного для развития отечественной полупроводниковой промышленности. Этот инвестиционный пакет в размере 344 миллиардов юаней (около $47 млрд) выделен для поддержки производителей микрочипов в условиях ограниченного доступа к передовым технологиям лидеров рынка ASML и Applied Materials.

Источник изображения: SMIC, Tom's Hardware

Как сообщает Tom's Hardware, управление третьей фазой «Большого фонда» началось 31 декабря 2024 года и, как и предыдущие этапы, он находится под контролем компании Huaxin Investment Management. На начальном этапе планируется инвестировать 93 миллиарда юаней (около $12,685 млрд) в компании, занимающиеся производством химически чистых материалов и кремниевых пластин, а также в разработчиков и производителей оборудования для выпуска полупроводников. Пока неясно, будет ли фонд сосредоточен на поддержке уже известных игроков, таких как AMEC и Naura, или же сделает ставку на развитие новых стартапов.

Отмечается, что сумма в $12,685 млрд является значительной, однако её может оказаться недостаточно для того, чтобы догнать лидеров рынка в производстве оборудования для выпуска чипов. Для сравнения, годовой бюджет на исследования и разработки компании ASML в 2023 году составил $4,308 млрд, а аналогичный бюджет Applied Materials в 2024 году достиг $3,233 млрд.

Стоит сказать, что с момента запуска в 2014 году «Большой фонд» и его преемник, «Большой фонд II», привлекли сотни миллиардов долларов. Инвестиции первого этапа (2014–2018 годы) составили около $100 млрд, а второго (2019–2023 годы) — $41 млрд. По оценкам Bloomberg, на середину 2024 года, активы, находящиеся под управлением фонда, составляли около $45 млрд.

Санкции США серьёзно повлияли на деятельность ряда успешных китайских компаний в полупроводниковой отрасли, включая HiSilicon (дочерняя компания Huawei, занимающаяся разработкой чипов), контрактного производителя чипов SMIC и лидера в производстве 3D NAND памяти Yangtze Memory Technologies (YMTC). Тем не менее, как отмечают эксперты, Китай продолжает активно развивать экосистему и наращивать инвестиции, стремясь преодолеть ограничения и укрепить свои позиции на мировом рынке.

Полупроводниковый аналитик Том Вассик (Tom Wassick) послойно разобрал кристалл лучшего игрового процессора современности, Ryzen 7 9800X3D, и выяснил, что большая часть объёма представляет собой пустышку.

Источник изображения: AMD

В отличие от Ryzen 5000X3D и Ryzen 7000X3D процессоры Ryzen 9000X3D структурированы так, чтобы слой дополнительной памяти SRAM (3D V-Cache) располагался под генерирующим тепло блоком CCD с вычислительными ядрами, а не над ним. Хотя AMD не раскрыла все тонкости такого подхода, такая структура внутри кристалла предлагает лучший тепловой баланс и позволяет добиться от процессора более высоких тактовых частот.

Вассик отмечает, что блок CCD и слой 3D V-Cache сделаны очень тонкими, менее 10 мкм, для обеспечения TSV-спайки. В сочетании с BEOL (Back-end of Line) — межсоединений на основе металлических слоёв для подключения отдельных компонентов кристалла — общая толщина слоя памяти SRAM и чиплета CCD составляет 40–45 мкм.

Память SRAM в составе Ryzen X3D всегда занимала лишь часть от общей площади кристалла. Например, у чипов Ryzen 7000X3D площадь слоя 3D V-Cache составляет 36 мм², в то время как площадь всего блока CCD равняется 66,3 мм². Однако результаты исследования Тома Вассика показывают, что слой SRAM в составе Ryzen 9000X3D на самом деле на 50 мкм больше, чем площадь его CCD. Из этого следует предположение, что большая часть кристалла Ryzen 7 9800X3D не содержит никаких функциональных блоков и представляет собой пустышку. Однако для точных выводов необходимо более подробное исследование.

Если не брать в расчёт межблочные соединения, общая толщина слоя SRAM и кристалла CCD должна составлять менее 20 мкм. Чтобы разместить такие маленькие и хрупкие компоненты, AMD добавила громоздкие слои пустого кремния сверху и снизу для структурной целостности. Толщина всего стека составляет примерно 800 мкм. За вычетом 50 мкм в виде CCD, SRAM и BEOL мы получаем целых 750 мкм структурной поддержки. Другими словами, до 93 % всего стека кристалла может состоять из кремния без транзисторов.

Между различными слоями кристалла также находятся слои из оксидного покрытия. Толщина этого связующего слоя между кристаллом CCD и SRAM меньше, чем между фиктивным кремнием и двумя кристаллами, что обеспечивает лучшую теплопроизводительность. Некоторые особенности структуры кристалла процессоров Ryzen 9000X3D до конца не изучены. Том Вассик планирует в перспективе исследовать их при помощи сканирующего электронного микроскопа.

Хотя Intel утратила звание производителя самых быстрых игровых процессоров, компания не планирует выпускать аналог технологии 3D V-Cache для потребительских чипов. В свою очередь, AMD, как ожидается, представит 12-ядерный Ryzen 9 9900X3D и 16-ядерный Ryzen 9 9950X3D на выставке электроники CES 2025 в следующем месяце.