Как на самом деле создаются современные процессоры? Этот процесс невероятно сложен и увлекателен, а ключевую роль в нем играет технология, известная как экстремальная ультрафиолетовая (УФ) литография. В этой статье мы глубоко разберемся в этой «магии» технологий, опираясь на актуальные данные по состоянию на октябрь (ноябрь?-когда выйдет статья*) 2025 года. Мы рассмотрим, как работает фотолитография в целом, почему переход к экстремальной УФ-литографии стал революцией, и какую роль играет европейская компания, стоящая за всеми ведущими производителями чипов, такими как Apple, AMD, Intel, Qualcomm и Samsung. Без этой компании новых процессоров просто не существовало бы.

К сожалению, это не компания, которую вы могли бы сразу угадать. Давайте разберемся шаг за шагом.

Что такое фотолитография простыми словами?

Чтобы понять суть экстремальной УФ-литографии, сначала нужно разобраться, что такое фотолитография в принципе. Этот процесс по своей сути напоминает печать фотографий с пленочных негативов на фотобумагу. Если это звучит неожиданно, то сейчас все станет ясно.

Как фотолитография работает?

Начнем с простого примера. Представьте, что вы берете прозрачное стекло и наносите на него какой-то геометрический рисунок, оставляя при этом некоторые участки без краски. По сути, это трафарет. Если приложить этот кусок стекла к фонарику и включить его, на поверхности напротив вы получите ровно тот же рисунок в виде тени, который нанесли на стекло.

В производстве процессоров такой кусок стекла с рисунком называется маской (photomask). Маска позволяет создавать на поверхности любого материала «засвеченные» и «незасвеченные» участки любой плоской формы. Однако это всего лишь тень — теперь нужно каким-то образом зафиксировать этот рисунок.

Для этого на поверхность кремниевой пластины наносится специальный светочувствительный слой, называемый фоторезистом. Это вещество меняет свои свойства, когда на него попадает свет определенной частоты, то есть определенной длины волны (для простоты мы не углубляемся в детали позитивных и негативных фоторезистов, как на уроке физической химии).

После засветки нужных участков на кремнии их можно удалить, оставив нетронутыми незасвеченные области. В результате получается желаемый рисунок. Это и есть фотолитография!

Конечно, помимо фотолитографии в производстве процессоров задействованы и другие процессы, такие как травление и осаждение. Комбинацией этих методов вместе с фотолитографией транзисторы «печатаются» слой за слоем на кремнии.

Сама концепция технологии не нова, с 1960-х годов почти все процессоры производятся с помощью фотолитографии. Именно она открыла путь к полевым транзисторам и всей современной микроэлектронике.

Но настоящий прорыв произошел относительно недавно — с переходом на EUV (экстремальную УФ-литографию). Все дело в длине волны света в 13,5 нм. Давайте разберемся подробнее.

Какая роль длины волны в литографии: почему она определяет размер транзисторов?

Длина волны, на которой «светит» наш источник света (аналог фонарика), — это критически важный параметр. Именно она определяет, насколько маленькими могут быть элементы на кристалле процессора.

Правило простое: чем меньше длина волны, тем выше разрешение и тем меньше техпроцесс.

Обратите внимание на исторический контекст. Абсолютно все процессоры, начиная с начала 1990-х годов и до 2019 года, производились с использованием глубокой УФ-литографии (DUV — Deep Ultraviolet). Однако по состоянию на вторую половину 2025 года ситуация радикально изменилась: с 2019 года ведущие производители, такие как TSMC, Samsung и Intel, перешли на EUV для техпроцессов 7 нм и ниже. К 2025 году EUV стала стандартом для производства чипов на 5 нм, 3 нм и даже 2 нм, а сейчас активно внедряется High-NA EUV (с повышенной числовой апертурой) для еще меньших узлов, таких как 1,8 нм (Intel 18A) и ниже. Например, TSMC находится в рисковом производстве N2 (2 нм), с массовым производством в конце 2025 или 2026 года, а Intel ожидает первых внешних клиентов на 18A в первой половине 2025 года.

DUV-литография основана на использовании фторид-аргонового лазера, который испускает свет с длиной волны 193 нм. Этот свет лежит в области глубокого ультрафиолета — отсюда название. Он проходит через систему линз, маску и попадает на кристалл, покрытый фоторезистом, создавая необходимый рисунок.

Но у DUV есть фундаментальные ограничения, связанные с законами физики. Минимальный размер структуры (critical dimension, CD) определяется формулой:

CD = k₁ × λ / NA, где λ — длина волны, NA — числовая апертура линзы, а k₁ — коэффициент, зависящий от процесса.

С использованием «старой» DUV-литографии без хитростей нельзя получить структуры меньше примерно 50 нм. Однако производители преодолели это, используя иммерсионную литографию (с водой для повышения NA до 1,35) и множественное экспонирование (несколько масок и засветов). Благодаря этому они достигли 14 нм, 10 нм и даже 7 нм на DUV.

Но по состоянию на 30 октября 2025 года DUV все еще используется для более зрелых техпроцессов (например, 28 нм и выше), в то время как для передовых узлов (3 нм и меньше) доминирует EUV.

Какие есть ограничения DUV-литографии и преимущества множественного экспонирования?

Как же производители достигли меньших размеров на DUV? Они применили хитрости: вместо одного засвета через единую маску стали использовать несколько масок с разными рисунками, которые дополняют друг друга. Этот подход называется множественным экспонированием (multiple patterning), включая двойное, тройное и даже четверное.

Представьте это как слоеный пирог: каждый слой добавляет детали, но усложняет процесс.

Да, это обошло прямые физические ограничения, но не обмануло физику полностью. Дополнительные шаги сделали производство каждого чипа гораздо дороже, увеличили процент брака и создали другие проблемы. В теории можно продолжать с DUV, играя с масками и экспозициями, чтобы уменьшать размеры дальше, но это сделает процессоры «золотыми» — с каждым слоем брак растет экспоненциально, ошибки накапливаются.

По сути, DUV оказалась в тупике для дальнейшего миниатюризации. Что делать дальше?

Новая EUV-литография или революция в производстве процессоров от ASML

И здесь на помощь приходит экстремальная УФ-литография (EUV — Extreme Ultraviolet). Эта технология использует свет с длиной волны всего 13,5 нм, что позволяет создавать гораздо меньшие структуры с меньшим количеством масок — часто достаточно одной экспозиции. Взгляните на разницу, где явно видна точность в использовании технологии EUV!

По состоянию на октябрь 2025 года EUV полностью утвердилась в индустрии. TSMC использует ее для производства 3 нм чипов (например, для Apple A17 и M3), а также готовится к массовому выпуску 2 нм в конце 2025 года. Samsung применяет EUV для своих 3 нм GAA (Gate-All-Around) транзисторов и планирует 2 нм с использованием High-NA. Intel, отставший ранее, теперь активно внедряет EUV в 20A и 18A процессах (2 нм и 1,8 нм соответственно), с первыми внешними клиентами в первой половине 2025 года.

Более того, в 2025 году продолжается внедрение High-NA EUV — усовершенствованной версии с числовой апертурой 0,55 (против 0,33 в стандартной EUV). ASML, нидерландская компания — монополист в производстве EUV-оборудования, — уже поставила первые High-NA машины Intel в 2024 году, а Samsung ожидает доставку в 2025 году для ускорения 2 нм производства. TSMC планирует интегрировать High-NA в A14 (1,4 нм) около 2027 года, пока оптимизируя стандартную EUV для своего A16 (1,6 нм) процесса, запланированного на 2026 год. High-NA EUV обещает разрешение до 8 нм в одной экспозиции, что радикально снижает сложность и стоимость для суб-2 нм узлов. Планы ASML включают доставку 10 High-NA систем в 2027 году, каждая стоимостью около 380–400 млн долларов. В октябре 2025 года ASML отчиталась о сильных продажах и росте спроса на EUV, несмотря на появление конкурентов, таких как американский стартап Substrate, разрабатывающий X-ray литографию.

Теперь о том, как это работает на практике. Источник света в EUV — это не простой лазер, а сложная система: мощный CO2-лазер мощностью около 30 кВт (актуальные данные на 2025 год подтверждают диапазон 20–40 кВт для генерации EUV-излучения мощностью 250–500 Вт) в вакууме стреляет по капле расплавленного олова, превращая ее в плазму. Плазма излучает экстремальный УФ-свет на 13,5 нм. Этот свет отражается от многослойных зеркал (поскольку линзы поглощают EUV), проходит через маску и фокусируется на пластине.

Компания, стоящая за всем этим, — ASML из Нидерландов. Она единственная в мире производит EUV-машины, и без нее не было бы современных чипов от Apple (A-серия), AMD (Zen), Intel (Core), Qualcomm (Snapdragon) или Samsung (Exynos). ASML сотрудничает с Zeiss (для оптики) и Cymer (для лазеров), но именно ASML интегрирует все в готовые системы. По данным на осень 2025 года, ASML продолжает доминировать, несмотря на геополитические ограничения (например, экспорт в Китай ограничен из-за санкций США), и ее акции остаются ключевыми в технологическом секторе. В октябре 2025 года ASML назначила нового CTO и видит уверенный рост в EUV-продажах.

Заключение

Экстремальная УФ-литография не просто технология — это фундамент будущего микроэлектроники. Она позволила преодолеть барьеры DUV и открыла путь к чипам с миллиардами транзисторов на квадратном миллиметре. По мере внедрения High-NA EUV в 2025–2026 годах мы увидим еще более мощные процессоры для ИИ, смартфонов и суперкомпьютеров. Стоит понимать, что это не фантастика, будущее, которое стало реальностью, основанным на чистой физике и точных инженерных инновациях.

Процессоры, память, сенсоры — всё держится на нём. Кремний лежит в основе не только микрочипов, но и всей современной электроники. Целые индустрии и даже географические регионы названы в его честь.

Однако учёные совершили невозможное — создали чип полностью без кремния. Представьте процессор, в котором вместо привычного полупроводника используется материал… из таблеток от изжоги. Это висмут, тяжёлый металл, способный заменить основу всей микроэлектроники.

Китайские исследователи заявили, что им удалось создать атомарный чип на основе висмута, который работает быстрее, компактнее и эффективнее традиционных решений. Этот шаг может стать началом конца кремниевой эпохи.

Почему понадобилась такая замена? Что не так с кремнием, и почему металл из аптечки может стать его преемником?

Мы зашли слишком далеко

Главная причина поисков нового материала проста — кремний больше не справляется. Современные микропроцессоры содержат миллиарды транзисторов, каждый из которых должен работать как идеальный кран: открыт — ток идёт, закрыт — ток прекращается.

Но при уменьшении до нескольких нанометров начинает проявляться квантовое туннелирование — электроны проходят сквозь затвор даже в закрытом состоянии. Чипы перегреваются, теряют энергоэффективность и перестают надёжно различать сигналы «0» и «1».

При техпроцессе около 5 нм это становится критическим: ток утечки возрастает, транзисторы перестают быть предсказуемыми. Закон Мура фактически перестаёт действовать — уменьшать размеры больше нельзя, а энергопотери растут.

Инженеры пытались спасти ситуацию — переходили от плоских транзисторов Planar FET к FinFET, а затем к GAAFET, оборачивающим канал затвором со всех сторон. Но материал подложки оставался прежним — кремнием.

И вот физика сказала «стоп». Размер атома кремния составляет 0,54 нанометра. Сделать канал меньше этого невозможно. Именно поэтому сегодня всё больше лабораторий ищут новую основу для транзисторов, и неожиданным кандидатом стал висмут.

Кто такой этот ваш висмут?

Висмут (Bi) — 83-й элемент таблицы Менделеева. Тяжёлый, хрупкий металл с серебристо-розовым блеском, больше похожий на кристалл с другой планеты. В быту он встречается редко, разве что в лекарствах от изжоги и расстройства желудка.

Но для учёных он представляет огромный интерес. Его необычные электронные свойства могут позволить создавать устройства, где ток течёт без сопротивления и без утечек через затвор — именно то, что сегодня губит кремний.

Висмут известен не только как элемент таблицы Менделеева, но и как компонент многих медицинских препаратов.

Его соединения — субцитрат и субсалицилат висмута — широко применяются благодаря защитным, противовоспалительным и антимикробным свойствам. Более того, это самый безопасный тяжёлый металл: в отличие от ртути или свинца, висмут нетоксичен и не накапливается в организме.

Однако, внимание инженеров привлекло не это. У висмута есть особая физическая характеристика: при кристаллизации он образует яркие, ступенчатые структуры, напоминающие фракталы. Эти необычные формы — отражение его сложной внутренней симметрии, которая напрямую связана с его квантовыми свойствами.

Квантовые преимущества

Главная особенность висмута — сильное спин-орбитальное взаимодействие. Из-за большой атомной массы электроны вращаются ближе к ядру, и их движение связано со спином — внутренним квантовым параметром, который можно представить как миниатюрный магнитный компас.

В традиционном кремнии инженеры управляют только зарядом электрона, подавая напряжение на затвор. Но в материалах вроде висмута можно контролировать и заряд, и спин, открывая новые способы управления током на квантовом уровне.

Такое свойство позволяет снизить квантовое туннелирование — главную проблему современных нанометровых чипов. Благодаря спиновой фильтрации, электроны проходят через транзистор только при нужной комбинации энергии и спина. Это работает как строгий фейс-контроль: «не тот спин — не пройдёшь».

Таким образом, утечки тока, характерные для кремния, практически исчезают.

От висмута к полупроводнику

Есть, однако, одна проблема: висмут — металл, и в чистом виде он всегда проводит ток. Это делает невозможным логику «включено/выключено», которая лежит в основе работы транзисторов.

Решение нашли в лабораториях Китая: исследователи создали новое соединение — оксиселенид висмута (Bi₂O₂Se).

Это двумерный материал, состоящий всего из нескольких атомных слоёв, аналогичный по структуре графену, но с полупроводниковыми свойствами. Оксиселенид висмута сочетает в себе лучшие характеристики обоих миров:

• он тоньше и легче, чем кремний;
• обладает высокой подвижностью электронов;
• сохраняет спиновые свойства висмута, что делает его идеальной основой для квантовых и энергоэффективных транзисторов.

Так металл из аптечки превратился в потенциального наследника кремния — материал, способный открыть новую эру в микроэлектронике.

Чип без кремния: начало пост-кремниевой эры

Если правильно «приготовить» оксиселенид висмута, он получает все ключевые свойства, необходимые для будущих микрочипов: минимальные утечки тока, низкое энергопотребление и высокую скорость работы — без квантовых сюрпризов. Но как превратить эти свойства в реальный чип?

Первый транзистор без кремния

В феврале 2025 года исследователи из Пекинского университета опубликовали статью в журнале Nature, представив первый в мире транзистор, созданный без кремния. В основе устройства лежит архитектура GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor) — та же, что используется в самых передовых кремниевых процессорах Intel и TSMC, но с совершенно иным материалом канала.

GAAFET — это транзистор, где канал полностью окружён затвором, что обеспечивает максимальный контроль тока и минимальные утечки. Но китайские инженеры пошли дальше: они заменили сам канал. Вместо кремниевой нанопроволоки использовались ультратонкие слои висмута, наложенные друг на друга. Так появился мультиканальный 2D-GAAFET, состоящий из нескольких двумерных висмутовых слоёв, полностью охваченных управляющим электродом.

Результаты превзошли ожидания: транзистор стабильно работает на размерах около 5 ангстрем (0,5 нанометра) — масштабе, при котором кремний становится непредсказуемым из-за квантового туннелирования.

Впечатляющие характеристики

По данным исследователей, новый висмутовый транзистор:

• на 40% быстрее,
• на 10% энергоэффективнее, чем лучшие коммерческие аналоги на 3-нанометровом техпроцессе от Intel и TSMC.

Секрет успеха — в сочетании свойств:

1. Высокая подвижность электронов. Висмут обеспечивает быстрый поток зарядов при минимальном сопротивлении.
2. Почти полное отсутствие утечек. Квантовое туннелирование подавлено благодаря спиновым эффектам, а затвор плотно контролирует канал, позволяя работать на низких напряжениях.
3. Компактная 2D-архитектура. Транзисторы можно располагать слоями, экономя пространство и уменьшая длину межсоединений.

В качестве проводников использовался графен, обладающий исключительной проводимостью и идеальной совместимостью с висмутом. Межсоединения между слоями стали тоньше и надёжнее, что дополнительно снизило энергопотери.

В результате получилась многоуровневая структура — четыре вертикальных слоя транзисторов, каждый из которых изолирован диэлектриком. Кремний при этом остался лишь в роли подложки, обеспечивая механическую стабильность, но не участвуя в работе.

Так учёные собрали настоящий «технологический Наполеон» — многослойный квантовый пирог из висмута и графена, вкус победы которого уже ощущается в воздухе.

Почему именно висмут?

Можно задаться вопросом: почему именно висмут, а не другой материал с похожими свойствами?

Ответ прост — Китай контролирует около 80% мировых запасов этого металла. Это делает выбор не только научным, но и стратегическим: разработка технологий на основе висмута полностью соответствует интересам страны в сфере технологической независимости.

Что дальше?

Разработчики из Пекина назвали своё детище «самым быстрым и энергоэффективным транзистором в истории». И хотя заявление звучит громко, фактически это первая работающая альтернатива кремнию, созданная на промышленном уровне.

Пока это лабораторный прототип, демонстрирующий возможности нового подхода. Но именно с таких открытий начинаются новые технологические эпохи.

Если технология приживется, чипы на основе висмута, графена и других двумерных материалов смогут обеспечить скачок производительности и энергоэффективности, о котором инженеры мечтали десятилетиями. Представьте смартфон, чип которого на 40% мощнее при том же энергопотреблении — или устройства, работающие в несколько раз дольше без подзарядки.

Проблемы и перспективы висмута

Однако переход к новой архитектуре потребует времени. Кремниевая индустрия совершенствовалась более полувека, и её экосистема отлажена до мельчайших деталей.
Эксперты считают, что на коммерциализацию висмутовых транзисторов уйдёт не менее 10 лет.

Тем временем инженеры продолжат совершенствовать кремний: впереди нас ждут 2-нм и даже 1-нм техпроцессы, основанные на гибридных решениях. Но параллельно в лабораториях уже формируется фундамент пост-кремниевой эры.

Возможно, будущие процессоры будут создаваться из смеси материалов — кремния, графена, германия, углеродных нанотрубок и других экзотических соединений, каждое из которых отвечает за свою функцию.

Чип на основе висмута — это не просто очередной эксперимент, а реальный шаг за пределы кремниевого мира. Металл, известный по аптечным препаратам, может стать основой следующего поколения вычислительной техники.

Так что вопрос уже не в том, возможна ли жизнь после кремния. Она уже начинается — в лабораториях Пекина, где инженеры готовят мир к новой пост-кремниевой эре.

А вы знаете, какая технология производства процессоров сегодня на пике хайпа и считается самой передовой? 5 нанометров — это уже вчерашний день, 3 нанометра — звучит круто, но давайте разберёмся: или всё-таки есть что-то по-настоящему революционное, типа 2 нм или даже мельче? Забегая вперёд, сразу спойлерю: даже 3 нм давно не шокируют индустрию, это уже рутина для топовых чипов в смартфонах и серверах.

А вот настоящим прорывом пахнет свежая новость от тайваньской Taiwan Semiconductor Manufacturing Company — всем известной как TSMC. Не так давно они громко объявили о старте подготовки к массовому выпуску чипов по техпроцессу всего 1,6 нанометра. Представьте: транзисторы размером с атомы, энергоэффективность на новом уровне, и это уже не фантастика, а реальный план на ближайшие годы.

Для сравнения: первые микросхемы TSMC производились по технологии 3 микрометра, то есть 3000 нанометров. За несколько десятилетий компания прошла путь от микрометров до нанометров. Проще говоря для обывателя – разница в 1000 раз. Этим самым компания достигла предела, который ещё недавно казался невозможным.

В этой статье разберём техпроцесс 1,6 нм: что это такое, как TSMC его освоили и что в нём нового — от улучшенных транзисторов до умной подачи питания, которая изменит смартфоны и компьютеры.Знаете, какая технология чипов сейчас самая передовая? 5 нм — устарело, 3 нм — уже норма для топовых устройств. Но TSMC пошла дальше: они готовят массовое производство на 1,6 нм к концу 2026 года. Транзисторы станут мельче атомов, чипы — быстрее и экономичнее.Это стало возможно благодаря нанослоистым транзисторам и Super Power Rail — подаче питания сзади чипа, что повышает плотность на 8–10%. Intel развивает похожую идею под названием PowerVia. В TSMC называют свой чип «Микеланджело в кремнии» — настоящее инженерное чудо.

Переход от плоских к трёхмерным транзисторам. Как появилась PlanFET

Чтобы понять, почему 1,6 нанометра — это революция, нужно заглянуть внутрь процессора и рассмотреть его основную строительную единицу — транзистор.
Все современные чипы состоят из миллиардов таких миниатюрных переключателей, которые можно включать и выключать. Примерно до 2012 года в производстве использовались так называемые планарные транзисторы — PlanFET (Planar Field Effect Transistor).

У них была простая структура: между истоком и стоком находился канал, по которому протекал ток. Затвор выполнял роль управляющего элемента — изменяя его потенциал, можно было регулировать ток, словно поворачивая вентиль на водопроводной трубе.

Однако по мере уменьшения размеров инженеры столкнулись с серьёзными физическими ограничениями. Техпроцесс производства чипов, обозначаемый в нанометрах (нм), примерно соответствует длине затвора транзистора — ключевому параметру, определяющему размер канала и общую плотность элементов на кристалле (хотя это упрощённо: на деле техпроцесс — маркетинговый термин, не всегда точно равный физическому размеру). При длине затвора около 22 нанометров в плоских транзисторах канал становился настолько тонким, что электроны начинали самопроизвольно туннелировать от истока к стоку. Даже при «закрытом кране» ток продолжал течь, вызывая утечки и снижая энергоэффективность.

Кроме того, уменьшение площади затвора снижало эффективность управления каналом: транзистор переставал стабильно переключаться. Тогда казалось, что закон Мура — предсказание о постоянном росте плотности транзисторов — больше не работает.

Выход нашли в изменении формы транзистора. Инженеры отказались от плоской конструкции и перешли к трёхмерной архитектуре, что позволило увеличить контроль над током и продолжить миниатюризацию чипов.

FinFET: трёхмерный прорыв в мире транзисторов

Проблема планарных транзисторов заключалась в том, что затвор нависал над каналом и не обеспечивал достаточного контроля над током. Инженеры нашли изящное решение: они «вытянули» канал вверх, превратив его в тонкое ребро. Так появилась трёхмерная структура, где затвор обтекает канал с трёх сторон.

Эти выступы получили название плавников, а сама технология — FinFET (Fin Field-Effect Transistor). Любопытно, что это созвучно с английским словом Fin, что в переводе озаат плавник. Также ее называют непланарным транзистором. Такой переход позволил перейти к техпроцессу 22 нанометра и меньше, продлив жизнь закону Мура.
На практике это дало два ключевых преимущества:

Во-первых, утечки тока резко сократились, поскольку активная зона теперь располагалась на вершине «плавников», вдали от подложки.

Во-вторых, управляемость транзистора заметно улучшилась — затвор стал воздействовать на канал с трёх сторон, обеспечивая более точное переключение.

Современные процессоры нередко используют конструкции с несколькими такими выступами — по два или три на один элемент. Почти вся высокопроизводительная электроника сегодня построена на FinFET-архитектуре.

Однако и эта технология довольно быстро достигла своего физического предела. Невозможно бесконечно увеличивать высоту ребра или располагать слишком много «плавников» рядом — предел оказался ближе, чем ожидали инженеры. Эра FinFET продлилась примерно десятилетие: после PlanarFET, который господствовал с конца 90-х до начала 2010-х, именно FinFET стал основой микроэлектроники почти на десять лет. Но чтобы продолжить уменьшение размеров транзисторов, индустрии понадобилось новое решение — транзисторы с кольцевым затвором.

От FinFET к новым GAAFET: эра кольцевых транзисторов

В 2020 году компания TSMC объявила о переходе к разработке транзисторов нового поколения — GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor). Давайте разберёмся, что такое GAAFET и почему вокруг этой технологии столько внимания.

Если в FinFET затвор охватывает канал с трёх сторон, то в GAAFET он окружает его полностью – со всех четырёх. Инженеры фактически «разрезали» прежние ребра и превратили их в отдельные тонкие каналы, расположенные друг над другом. Это позволило увеличить количество активных зон по вертикали и обеспечить идеальный контроль над током.

Примечательно, что концепция GAAFET появилась ещё в 1988 году, но лишь современные технологии позволили довести её до промышленного уровня и массового производства. Благодаря этой архитектуре стало возможно перейти за рубеж 3 нанометров и добиться повышения эффективности и производительности процессоров.

В том же 2020 году Samsung представила свою собственную версию технологии — MBCFET (Multi-Bridge Channel FET). Однако, разница есть: вместо нанотрубок, как в классическом GAAFET, компания использует нанолисты. Они обеспечивают более устойчивый поток электронов и точный контроль над токами.

GAAFET считается логическим продолжением FinFET. Эти транзисторы быстрее и экономичнее, но их производство значительно сложнее и дороже. Первые массовые чипы на их основе должны были появиться в 2025 году и использоваться в новых моделях iPhone, а не только в суперкомпьютерах. На данный момент массовое производство чипов на 2-нм техпроцессе с архитектурой GAAFET началось в конце 2025 года. Однако в этом году в продаже ещё нет смартфонов с такими чипами: модели iPhone 17 используют 3-нм процессоры, аналогично чипы Qualcomm и MediaTek построены на 3-нм техпроцессе. Коммерческое использование 2-нм чипов Apple перенесла на 2026 год, и ожидается, что iPhone 18 Pro станет первым смартфоном с процессором на 2-нм техпроцессе.

Технология BSPDN: революция обратного питания

Если GAAFET — это следующий шаг в эволюции транзисторов, то новая технология BSPDN (Back Side Power Delivery Network) — настоящий переворот в архитектуре микросхем. Помимо транзисторов, в чипсете есть и другие критически важные элементы, особенно система питания. Прогресс в организации подачи энергии также позволяет совершить качественный скачок производительности и эффективности новых процессоров.

TSMC недавно представила техпроцесс A16, который сочетает кольцевые транзисторы с концепцией обратной подачи питания. Суть заключается в том, чтобы перенести питание на заднюю сторону пластины, освободив лицевую часть для сигнальных линий.

Ранее все соединения — и сигнальные, и питающие — располагались с одной стороны кристалла. Перенос питания позволяет уменьшить сложность разводки, увеличить плотность размещения элементов и улучшить характеристики чипа.

Эта идея настолько необычна, что её сравнивают с «двигателем, вынесенным на крышу автомобиля». Но именно благодаря этому решению TSMC смогла еще больше приблизить создание 1,6-нанометровых процессоров, а значит, фактически «перевернуть игру» на рынке микроэлектроники.

TSMC против Intel: гонка за питание

Внедрение технологии BSPDN (Back Side Power Delivery Network) стало настоящим «выходом за рамки» привычной архитектуры. С момента, когда Роберт Нойс создал первую интегральную схему, все ключевые элементы — питание, сигнальные линии и соединения — располагались на одной стороне пластины.

Пока это может звучать как инженерный эксперимент, но в реальности такая идея открывает путь к новым уровням производительности. Современные процессоры содержат миллиарды транзисторов, и каждый требует подключения к сложной сети питания и сигналов. Раздели сигналы и питание — сигналы сверху, питание снизу — и инженеры получают возможность упростить разводку и при этом увеличить плотность компонентов. Именно это и делает возможным появление 1,6-нанометровых чипов.

Что придумал Роберт Нойс и как TSMC меняет правила игры?

TSMC перевернула подход к проектированию транзисторов и создала технологию, которая может изменить саму структуру микроэлектроники. Идея не просто эволюционная — она позволяет строить чипы плотнее, эффективнее и быстрее. Ранее Роберт Нойс заложил основы интегральной схемы, а TSMC делает следующий шаг, применяя новые принципы в современных процессорах.

Ответ Intel и их RibbonFET и PowerVia

Intel представила собственные разработки — RibbonFET и PowerVia. Первая представляет собой версию GAAFET-транзистора в исполнении Intel, а вторая — аналог BSPDN, где питание также подаётся с обратной стороны пластины.

В отличие от TSMC Intel планирует внедрить обе инновации одновременно, что делает процесс крайне рискованным. Две архитектурные революции на одном этапе производства — это огромный риск, ведь вероятность ошибок возрастает вдвое. Но в то же время — это еще и шанс совершить мощный рывок.

Тем не менее, Intel видит в этом шанс вернуть лидерство. На конференции Innovation 2023 Патрик Гелсингер, тогда ещё генеральный директор компании, представил кремниевую пластину с чипами Arrow Lake по техпроцессу 20A (2 нанометра), где уже применялись технологии RibbonFET и PowerVia.

В декабре 2024 года Гелсингер ушёл в отставку по решению совета директоров из-за неудачных стратегических решений, приведших к падению доходов и акций компании. После его ухода временно руководили Дэвид Зинснер и Мишель Джонстон Холтаус, а в марте 2025 года новым CEO стал Лип-Бу Тан, ранее возглавлявший Cadence.

Сегодня между TSMC и Intel развернулась настоящая технологическая гонка за звание первой компании, внедрившей новые транзисторы в массовое производство. Однако, переход на такие технологии требует огромных затрат и сталкивается с производственными трудностями, поэтому многие разработчики пока продолжают использовать проверенные FinFET, обеспечивающие стабильную работу на сегодняшний день эталонными уровнями трёх и четырёх нанометров.

Зачем нужны такие технологии?

Вице-президент TSMC по развитию бизнеса Кевин Чжан объясняет: ускорение работ над техпроцессом A16 вызвано стремительным ростом спроса на AI-чипы. Современные ускорители искусственного интеллекта требуют высокой плотности транзисторов и низкого энергопотребления — именно эти параметры обеспечивает новая архитектура.

По сравнению с предыдущим поколением N2P, техпроцесс A16 обещает прирост производительности на 8–10% и снижение энергопотребления на 15–20%. Однако столь высокий уровень интеграции сильно усложняет производство, поэтому на первых этапах TSMC будет применять A16 лишь в специализированных процессорах для искусственного интеллекта и вычислительных ускорителей.

Проще говоря: в смартфонах такие решения появятся не раньше 2026 года, когда технология достигнет зрелости и массового производства. А то и позже…

Если подытожить:

• Выход транзисторов нового поколения GAAFET в 2025 году;
• Релиз полноценных 1,6-нанометровых чипов — вторая половина 2026 года.

Технология 1,6 нанометра от TSMC — это не просто очередное уменьшение размеров, а фундаментальный переход к новому уровню архитектуры. Перенос питания, кольцевые затворы и многослойные структуры открывают путь в будущее, где каждая молекула кремния используется с максимальной эффективностью.

Хотя первые такие чипы ещё не запущены в массовое производство, уже очевидно, что они изменят правила игры. И это не только прорыв TSMC — в гонку активно включилась и Intel, действуя по схожему пути, но с большей долей риска. Мы стоим у истоков новой эпохи микроэлектроники, где границы физики превращаются в поле инженерного искусства.

В рамках стратегического шага по укреплению своего бизнеса по производству чипов корпорация Sony объявила о плане приобрести около 27 гектаров земли в префектуре Кумамото, Япония. По сообщениям Bloomberg News и местных СМИ, компания намерена построить второй производственный завод, потенциальные инвестиции в который достигнут сотен миллиардов иен. Ожидается, что производство чипов на новой фабрике начнется в 2025 году.

Основная цель расширения производства — ускорить развитие Sony в конкурентном секторе бизнеса по производству микрочипов и удовлетворить растущий спрос на продукцию Sony Semiconductor Solutions на мировом рынке. В первую очередь речь идет о производстве датчиков изображения для смартфонов. Интересно, что первоначальный график предполагал закладку фундамента в 2024 году, а начало производства — в 2025 году. Видимо, компания решила ускориться.

Sony Semiconductor Solutions, дочерняя компания Sony Semiconductor, в настоящее время занимает первое место по доле доходов, владея 44% рынка. За ней следуют компании Samsung System LSI, выпускающая сенсоры под брендом ISOCELL, и OMNIVISION. Вместе эти три компании контролируют почти 83% мирового рынка датчиков изображения для смартфонов, сообщает IT Home.

Шимизу Теруши, президент Sony Semiconductor Solutions, признал существующий дефицит полупроводников и подчеркнул важность решения другой компании — TSMC — о создании завода в Кумамото. Теруши заявил, что это событие «повысило уверенность» в расширении каналов закупок. Следовательно, приобретение компанией Sony земельного участка в том же регионе можно рассматривать как стратегическую меру по расширению собственных производственных мощностей и обеспечению резервного пространства.

Инвестируя во второй завод в Кумамото, Sony стремится укрепить свои позиции в сфере производства чипов, эффективно удовлетворяя растущий спрос на высококачественные полупроводники.

В сети Интернет появились первые результаты тестирования обновленного флагманского чипсета Qualcomm Snapdragon 8 Gen 3, который скорее всего будет представлен в конце года, а смартфоны на его базе начнут появляться уже в 2024 году.

Уже сейчас есть первые результаты тестов в приложениях Geekbench 6 и AnTuTu v9.

Новый чип от Qualcomm — Snapdragon 8 Gen 3 — засветился в тестах
В Geekbench 6 результат составил 2563 балла в однопоточном режиме и 7256 баллов при использовании всех ядер. В AnTuTu результаты чипа составили 1,71 миллионов баллов, а графический процессор набрал 850 000 баллов.

Snapdragon 8 Gen 3 имеет конфигурацию ядер “1+5+2” или “1+2+3+2” с главным ядром Cortex-X4 с частотой от 3,5 до 3,7 ГГц. Сообщается, что чипсет будет сделан на основе 3-нм теххпроцесса TSMC N4P.

Если сравнивать с другими актуальными чипами, то Apple A16 набирает в Geekbench 6 в однопоточном — 2499 баллов, а в многопоточном — 6275 баллов. Самый лучший результат в AnTuTu (не учитывая Gen 3) среди Android-устройств получил Asus ROG 7 Pro — 1,32 миллиона баллов.

То есть по первым данным, Snapdragon 8 Gen 3 не только является самым мощным чипом для Android-устройств, но и наконец выходит на уровень процессоров Apple.

Хотя Apple, как сообщается, не удалось достичь своей цели по использованию полностью собственных чипов в новом iPhone SE, компания, очевидно, все еще планирует сделать это реальностью в течение следующих нескольких лет.

По словам эксперта Bloomberg по Apple Марка Гурмана, Apple планирует заменить текущие чипы производства Qualcomm своим первым в истории модемом «к концу 2024 или началу 2025 года», ссылаясь на источники, знакомые с ситуацией.

Хотя уже ходили слухи, что Apple хочет заменить компоненты Qualcomm своими собственными, Гурман также сообщил, что компания работает над созданием чипа, обслуживающего Bluetooth и Wi-Fi, в конечном итоге планируя отказаться от чипа производства Broadcom, который управляет этими функциями. По словам Гурмана, Apple планирует завершить разработку этого чипа к 2025 году.

Согласно отчету, Apple составляет около 20% доходов Broadcom, что соответствует примерно 7 миллиардам долларов США в год. Если Apple сможет успешно разработать и произвести свой собственный чип, это будет большим ударом для поставщика.

Эра 3 нм официально началась в производстве чипов. Такие производители, как Samsung и TSMC, начали процесс производства чипов, разработанных по этой технологии. Похоже, что TSMC начнет поставлять 3 нм чипы компании Apple для iPhone 15-й серии. Хотя эта ситуация хороша с точки зрения производительности и энергоэффективности, ее отражение на стоимости уже началось. Цены на пластины TSMC удваиваются, если сравнивать с 7-нм производством.

Чип A17 Bionic, разработанный Apple для iPhone 15-й серии, будет производиться компанией TSMC с использованием самого современного технологического процесса. iPhone 11 имел 7-нм A13 Bionic SoC, выпущенный в 2019 году, который содержал 8,5 млрд транзисторов в каждом чипе, но iPhone 14 Pro и iPhone 14 Pro Max имели под крышкой чипсет A16 Bionic. К сожалению, поддерживать прогресс, который мы видели в прошлом, с каждым годом становится все труднее и труднее.

И TSMC, и Samsung планируют начать выпуск 2-нм чипов в 2025 году, и даже возможно, что мы увидим 1-нм к 2030 году. Хотя эти разработки имеют много преимуществ, они также связаны с расходами. Согласно последним сообщениям, TSMC планирует взимать более $20 000 за 3-нм пластины. Когда литейная компания перешла с 7 нм на 5 нм, цены на пластины выросли на 60% — с 10 000 долларов за пластину до 16 000 долларов за пластину. На первый взгляд, эти затраты не имеют смысла для конечного пользователя, но рост цен неизбежен. Исходя из этого, можно сказать, что iPhone 15 и другие флагманские модели выйдут по более высокой цене, чем ожидалось. Особенно если учесть, что повышение стоимости не ограничивается пластинами.

Итак, мы уже посмотрели на новинки Apple, посмеялись над динамическим островком и отличиями iPhone 13 и iPhone 14, а значит время поговорить о серьезном: о процессорах. Что вообще происходит?

Почему впервые в истории, часть iPhone получают новые процессоры, а чать остаются на старых? Почему Apple скрывают данные производительности A16 Bionic? Почему 4 нм — это на самом деле маркетинг? И всё ли так плохо в мире процессоров Apple или это ложная тревога? В общем, сегодня во всём подробно разберемся.

Факты

Итак, новые iPhone давно появились в продаже, вышла масса обзоров и тестов. И вроде бы уже изучили каждый винтик внутри. Но вот что касается чипа A16 Bionic тут по-прежнему многое окутано завесой тайны. Поэтому, чтобы разобраться в разнообразной технической инфе, часть из которой слухи, начнем мы пожалуй с фактов.

Факт №1: A16 Bionic — самое слабое обновление процессоров Apple по приросту транзисторов.

Смотрите сами, на презентации Apple нам гордо заявили, что в A16 Bionic 16 миллиардов транзисторов. И это на целый миллиард больше чем в А15. Казалось бы, круто! Прогресс, но это всего на 6,7% больше.

Для сравнения в А14 было 11,8 миллиардов транзисторов. В сравнении с A15 разница 27 процентов! Более того в А13 было 8,5 миллиардов транзисторов, и в сравнении с A14 — прирост аж 39процентов. Как говорится, почувствуйте разницу!

Факт №2: A16 Bionic — самое слабое обновление процессоров Apple по приросту производительности.

На презентации Apple сравнивала свой новый самый быстрый чип с процессором трехлетней давности А13 Bionic. И это не от хорошей жизни, смотрите!

В тесте Geekbench A16 Bionic выбивает 1887 попугаев в сингл-коре и 5455 в многоядерном тесте. И в общем-то, если быть объективным — это круто! Потому как ближайшие конкуренты от мира Android, отстают на примерно на 40% в одноядерной производительности и на 25% в многоядерной. Это большой отрыв, и маловероятно, что новые Snapdragon, MediaTek, и уж тем более Exynos, в следующем году смогут догнать Apple.

Но в сравнении со своим же предшественником A15 Bionic прирост производительности каких-то скромных 8% и 13% в сингл- и мульти-коре? соответственно. При этом, A16 Bionic как бы сделан на “новом” техпроцессе 4 нм.

И это очень небольшой прирост!

Напомню, что 5-нанометровый A15 Bionic был быстрее 5-нанометрового A14 Bionic на 11 и 21% соответственно.

Чувствуете, есть тут какой-то подвох с этими нанометрами.

И поэтому мы плавно переходим к факту №3: не существует никакого техпроцесса 4 нм.

Смотрите, на самом деле уже многие годы нанометры — это чисто маркетинговая история. Поэтому, когда мы говорим, что этот процессор сделан по технологии 7 нм, а этот по технологии 5 нм, то на самом деле мы имеем ввиду не размеры, а поколения. 5 нм — это более новое поколение процессоров, поэтому оно лучше 7 нм.

Но с техпроцессом 4 нм история совсем другая.

Для Apple процессоры делает тайваньская компания TSMC и она свои техпроцессы (а точнее технологические узлы) называет по принципу N10, N7, N5, что потом в простонародье превращается в 10, 7 и 5 нм.

Важно понимать, что существуют не только основные технологические узлы, но и их промежуточные варианты.

Например, N7P, N7+ и даже N6 — это всё улучшенные варианты техпроцесса N7. Поэтому по факту техпроцесс N6 — это не 6, а 7 нм. Тоже самое и с техпроцессом N4. То, что маркетологи гордо именуют 4 нм, на самом деле является вторым поколением техпроцесса N5.

К слову, на узле N4 делают Snapdragon 8+ Gen 1, MediaTek Dimensity 9000 и 9000+. Вы скажете, ну и что! N4 лучше, чем N5, почему бы тогда не назвать его 4 нм. И это было бы справедливо, если бы не техпроцесс N5P, который также является улучшением узла N5.

На техпроцессе N5P делают A15 Bionic, он в сравнении с N5 — даёт либо +7% к производительности либо +15% к энергоэффективности. В свою очередь, N4 может похвастаться улучшением только в 5%, либо к производительности, либо к энергоэффективности.

Именно поэтому до презентации новый iPhone все аналитики сходились на том, что Apple в этом году останется на старом техпроцессе N5P,ведь техпроцесс N4 тупо хуже. Но Apple всех удивили! Поэтому сейчас поговорим о том, что пошло не по плану и как Apple выкрутились из этой ситуации!

Ненастоящие 4 нанометра

Так, изначально по плану A16 Bionic должен был стать серьезным прорывом по производительности. Да и ставить прошлогодний процессор в новую линейку iPhone никто не планировал. Что же пошло не так?

Начиная с появления самого первого процессора Apple, а именно A4 в 2010 г. каждые год-два Apple совершала технологический рывок и переходила на всё более тонкий техпроцесс.

• 2010 г. — Apple A4 45 нм
• 2012 г. — Apple A6 32 нм
• 2013 г. — Apple A7 28 нм
• 2014 г. — Apple A8 20 нм
• 2015 г. — Apple A9 16 нм
• 2017 г. — Apple A11 Bionic 10 нм
• 2018 г. — Apple A12 Bionic 7 нм
• 2020 г. — Apple A14 Bionic 5 нм
• 2022 г. — Apple A16 Bionic 4 нм

И вот в 2022 году A16 Bionic должен был стать первым в мире серийным процессором выпущенным по техпроцессу 3 нм, а точнее N3. И долгое время всё шло по плану…

В 2021 году TSMC должны были запустить, так называемое N3 (так TSMC называет свой 3-нанометровый техпроцесс). А уже во второй половине 22-го года наладить массовое производство. Но TSMC столкнулись со сложностями в отладке процесса производства и сроки сдвинулись ровно на год. Поэтому iPhone 14 с 3 нм пролетели и пришлось как-то выкручиваться.

Таки появилось семейство техпроцессов 4 нм, который по сути является улучшением техпроцесса N5.

Так так так — это что получается: 4 нм — это просто переименованные 5 нм?

А A16 Bionic, просто немножко доделанный A15? Тогда зачем вообще нужен этот A16 Bionic? Может его вообще не надо было выпускать?

Настоящие 4 нанометра

Пока что всё это время мы говорили, о том что у Apple не получилось. Да, план с 3 нм не сработал, A16 Bionic выше головы не прыгнул, но и в грязь лицом не ударил.

Все-таки A16 Bionic мало того что быстрее своего предшественника на 10%, так о еще и энергоэффективнее на 20% по словам Apple. И первые тесты в сети показывают, что новые iPhone, как минимум, живут не хуже предыдущих.

И добиться таких результатов Apple смогли благодаря трём козырям в рукаве.

Первый козырь оказался у TSMC. Помимо не самого удачного техпроцесса N4, у тайваньцев в разработке была его улучшенная версия N4P. Это крутой техпроцесс: по сравнению с N5, N4P даёт либо + 11% к производительности, либо немыслимые 22% к энергоэффективнее. Можно сказать N4P это максимум из того что можно было выжать из 5 нм: по производительности и эффективности это почти 3 нм, плюс он еще и дешевле и быстрее в производстве, за счет уменьшения количества масок. Вот только проблема, точно также как и N3 — массовое производство чипов по техпроцессу N4P должно было начаться только в первой половине 2023 года.

Но видимо, ради Apple, тайваньцы, как-то поднапряглись и таки смогли произвести достаточное количество чипов, которых хватило только на две модели iPhone — 14 Pro и 14 Pro Max. Так что знайте, Apple поставил старый процессор в базовые iPhone не из жадности, а просто потому, что на всех пирожков не хватило.

Новая архитектура

Второй козырь оказался у Apple.

Смотрите, новый техпроцесс N4P может дать либо + 11% к производительности и лбо +22% к энергоэффективности, тут надо выбирать. Но чип Apple и быстрее и энергоэффективнее. Как так?

Дело в том, что Apple разработали новый дизайн ядер CPU. Напомню, что в A15 Bionic было 2 высокопроизводительных ядра Avalanche, работавших на максимальной частоте 3,23 ГГц и 4 4 энергоэффективных ядра Blizzard.

В A16 Bionic теперь высокопроизводительные ядра называются Everest и и работают на повышенной частоте 3,46 ГГц, что, естественно, даёт прирост к производительности. А энергоэффективные ядра называются Sawtooth, которые Apple просто скромно называет самыми энергоэффективными мобильными ядрами.

Система на чипе

Но на этом крутые фишки A16 Bionic не заканчиваются. Ведь третий туз в рукаве Apple — это вертикальная интеграция.

Дело в том, что A16 Bionic — это не только центральный процессор — это целая система на чипе, состоящая из множества компонентов. И вот тут APPLE развернулись по полной, обновив практически всё что там было:

• Apple поставили сюда новый сигнальный процессор заточенный под новую 48 МП камеру Pro-шках. Благодаря чему мы теперь можем получить супер-детализированные 48-мп снимки в режиме ProRaw. А также неплохие 12МП кропы в режиме 2x.
• Новый нейронный движок позволил еще больше прокачать алгоритмы вычислительной фотографи, что Apple навали Photonic Engine. Как объясняют сами Apple в отличии от прошлого алгоритма Deep Fusion , теперь все манипуляции со снимками происходят на более ранних стадиях, с еще сырыми несжатыми данными, что позволяет прокачать детализацию снимков особенно в ночное время.
• Они даже нашли отдельное место на чипе которое будет ускорять все чумовые анимации для всей системы и Dynamic Island в частности , а также следить чтобы Always On Display не сажал батарейку. И назвали всё это Display Engine.

Наверное, единственное, что не учли в новом чипе — это графический процессор, осталось всё также пять ядер, похоже того же дизайна. Зато, видимо благодаря новой оперативке LPDDR5, увеличилась пропускная способность памяти на 50%, что позитивно скажется на производительности игр и на скорости запуска приложений.

В общем, что я хочу сказать, все кто переживал, можете выдыхать — A16 Bionic хороший чип, жалко только всем iPhone он не достался.

Сегодня мы поговорим про нидерландскую компанию ASML, которая стоит за созданием самых современных процессоров и чипов. Ультра-фиолетовая литография и экстремальная УФЛ — все это стало возможно благодаря их машинам. В нашем новом «Формате» обсудим историю компанию, современное состояние и будущее технологий в чипах.

СПИКЕРЫ:

Евгений Иванов, – ASML, старший менеджер по маркетингу

Денис Шамирян – CEO ООО «Маппер»

Григорий Баженов – экономист, автор канала FuryDrops

СОДЕРЖАНИЕ:

00:00 Вступление

02:03 Роль ASML на рынке

06:42 Предыстория появления ASML

18:08 Производство чипа и экстремальная ультрафиолетовая литография

30:35 Из каких этапов состоит работа машины ASML?

47:06 За счет чего машины ASML такие точные?

01:07:14 Как перевозят и доставляют машины ASML?

01:17:16 Какова значимость ASML сейчас?

01:28:38 Новая машина ASML – High NA EUV

01:31:08 Спасибо, что посмотрели

Сегодня мы поговорим о нанометрах и ангстремах. В чем измеряются процессоры и как произодители микроэлектроники обманывают нас с этими единицами измерения? Почему закон Мура перестал работать? Обо всем этом мы побеседуем с экспертами.

СПИКЕРЫ:
Денис Шамирян — CEO ООО «Маппер»
Александр Горбацевич — доктор физ.-мат. наук, академик РАН, главный научный сотрудник Лаборатории квантового дизайна молекулярных и твердотельных наноструктур Физического института им. П.Н. Лебедева РАН