Виробництво нановолоконних транзисторів у 2025 році: Піонери нової ери ультра-масштабованої електроніки. Досліджуйте, як передові технології виробництва та ринкові площі формують майбутнє наноелектроніки.

• Виконавче резюме: Ринок 2025 року та основні фактори
• Огляд технології: Основи нановолоконних транзисторів
• Останні інновації у технологіях виготовлення нановолоконів
• Основні учасники індустрії та стратегічні партнерства
• Актуальний розмір ринку та прогнози зростання на 2025–2030 роки
• Нові застосування: ШІ, IoT та квантові обчислення
• Аналіз постачальницьких ланцюгів та матеріалів
• Регуляторне середовище та галузеві стандарти
• Виклики: Масштабованість, вихід та інтеграція
• Перспективи: Руйнівні тенденції та інвестиційні можливості
• Джерела та посилання

Виконавче резюме: Ринок 2025 року та основні фактори

Сектор виробництва нановолоконних транзисторів готовий до значних змін у 2025 році, підштовхуваних терміновою необхідністю подальшої мініатюризації пристроїв, підвищенню енергоефективності та інтеграції передових матеріалів у виробництві напівпровідників. Оскільки традиційні архітектури FinFET наближаються до своїх фізичних та економічних меж масштабування, провідні учасники галузі прискорюють перехід до транзисторів nановолоконних та наноаркушевих з конфігурацією gate-all-around (GAA), які обіцяють покращений електростатичний контроль та зменшені витрати струму. Цей перехід підкріплений значними інвестиціями з боку основних виробників та постачальників обладнання, а також спільними зусиллями по всьому ланцюгу вартості напівпровідників.

У 2025 році Samsung Electronics та Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) є на передньому плані комерціалізації технології транзисторів GAA на 3нм та суб-3нм вузлах. Samsung вже розпочала масове виробництво свого процесу GAA на 3нм, використовуючи свою фірмову архітектуру Multi-Bridge-Channel FET (MBCFET), яка використовує стекировані наноаркушеві канали, щоб досягти вищих струмів підключення та покращеної енергоефективності. TSMC, тим часом, розвиває свою технологію GAA на основі наноаркушів, з очікуваним виробництвом для свого 2нм вузла наприкінці 2025 року, що сигналізує про вкрай важливий рік для широкомасштабного впровадження нановолоконних транзисторів у обчисленнях високої продуктивності та мобільних застосуваннях.

Виробники обладнання, такі як ASML та Lam Research, відіграють критичну роль, постачаючи рішення для літографії та травлення нового покоління, адаптовані до викликів точного малювання та інтеграції, які ставлять структури нановолоконів. Екстремальні системи літографії ультрафіолетового (EUV) ASML є важливими для визначення підключень суб-10нм, необхідних для пристроїв GAA, в той час як інструменти травлення та депонування атомних шарів Lam Research дозволяють конфорні обробки складних архітектур 3D нановолоконів. Ці технологічні вдосконалення дозволяють виробникам розширювати межі Закону Мура, навіть коли геометрії пристроїв продовжують зменшуватися.

Дивлячись вперед, ринкові перспективи для виробництва нановолоконних транзисторів залишаються стійкими, з сильним попитом, який очікується з боку секторів, таких як штучний інтелект, центри обробки даних та крайові обчислення, всі з яких вимагають все більшої продуктивності на ват. Поточна співпраця між постачальниками матеріалів, постачальниками обладнання та виробниками напівпровідників, як очікується, прискорить зрілість процесів та покращення виходу. Як наслідок, 2025 рік стане критично важливим моментом, коли технології нановолоконних транзисторів перейдуть з пілотного виробництва до масового впровадження, формуючи конкурентне середовище та встановлюючи нові стандарти для інновацій у напівпровідниках.

Огляд технології: Основи нановолоконних транзисторів

Виробництво нановолоконних транзисторів представляє критичний рубіж в еволюції технології напівпровідників, особливо коли галузь наближається до фізичних та економічних меж традиційних планарних та FinFET архітектур. У 2025 році акцент робиться на перехід до транзисторів nановолоконних та наноаркушевих з конфігурацією gate-all-around (GAA), які пропонують вищий електростатичний контроль та масштабованість для вузлів на 3нм та нижче. Процес виготовлення цих пристроїв є складним і передбачає використання передових матеріалів, точне малювання та інженерію на атомному рівні.

Процес зазвичай починається з епітаксіального зростання чергуваних шарів кремнію та кремній-германію (Si/SiGe) на кремнієвій підкладці. Вибіркове травлення потім використовується для видалення жертвених SiGe шарів, залишаючи підвішені нановолокна або наноаркуші з кремнію. Ці структури потім обгортаються висококласним діелектриком та металевими затворами, формуючи конфігурацію GAA. Цей підхід мінімізує короткі канальні ефекти та витрати струму, що дозволяє подальше масштабування пристроїв.

У 2025 році провідні виробники напівпровідників активно реалізують та вдосконалюють ці методики виготовлення. Samsung Electronics вперше оголосила про масове виробництво 3нм GAA транзисторів у 2022 році та продовжує розширювати свої можливості виробництва, сфокусувавшись на підвищенні виходу та інтеграції варіантів наноаркушів для покращених показників продуктивності. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) також розвиває свою технологію N2 (2нм-клас), яка буде використовувати транзистори на основі наноаркушів GAA, з ризиковим виробництвом, запланованим на кінець 2025 року. Intel Corporation розробляє свою архітектуру RibbonFET, фірмову реалізацію GAA, в рамках своїх процесів Intel 20A та 18A, з пілотним виробництвом, що очікується в 2024–2025 роках.

Виробництво нановолоконних транзисторів вимагає найсучасніших технологій літографії, таких як екстремальні ультрафіолетові (EUV) системи, та атомарного шару депонування (ALD) для створення конфорних затворних стеків. Постачальники обладнання, такі як ASML Holding (EUV літографія) та Lam Research (інструменти травлення та депонування), є важливими для реалізації цих продвинених процесів. Галузь також досліджує нові матеріали, такі як германій та III-V сполуки, щоб ще більше підвищити рухливість носіїв та продуктивність пристроїв.

Дивлячись уперед, найближчі кілька років відзначаться подальшою оптимізацією виробництва нановолоконних транзисторів, з акцентом на зменшення дефектів, однорідність процесів та інтеграцію з зварними лініями (BEOL). Оскільки розміри пристроїв зменшуються, співпраця по всьому виробничому ланцюгу – від постачальників пластин до виробників інструментів та заводів – буде критично важливою для реалізації повного потенціалу нановолоконних логічних і пам’яткових пристроїв.

Останні інновації у технологіях виготовлення нановолоконів

Сфера виготовлення нановолоконних транзисторів спостерігала значні вдосконалення в останні роки, а 2025 рік позначає період прискореного інноваційного розвитку, зумовленого попитом на вищу продуктивність пристроїв та енергоефективність. Нановолоконні транзистори, зокрема архітектури gate-all-around (GAA), перебувають на передньому плані технології напівпровідників наступного покоління, що дозволяє подальше масштабування за межі обмежень традиційних FinFETs.

Одним з найпомітніших досягнень є перехід провідних виробників напівпровідників до наноаркушевих та нановолоконних GAA транзисторів для просунутих вузлів. Samsung Electronics почала масове виробництво 3нм GAA транзисторів у 2022 році, і до 2025 року компанія вдосконалює свої процеси виготовлення для покращення виходу та надійності пристроїв. Їхній підхід використовує горизонтальні канали нановолоконів (наноаркушів), які забезпечують вищий електростатичний контроль і зменшені витрати струму в порівнянні з попередніми поколіннями.

Також корпорація Intel просуває свою технологію RibbonFET, формі GAA транзистора, що використовує стекловані нановолокна, з планами ввести її в процес вузла Intel 20A. Дорожня карта Intel вказує на те, що очікується збільшення обсягу виробництва цих пристроїв у 2024–2025 роках, з фокусом на інноваціях у вибірковій епітаксії та атомарному депонуванні для досягнення точної формації нановолоконів та контролю затворів.

У секторі обладнання та матеріалів ASML Holding продовжує відігравати ключову роль, постачаючи системи екстремальної ультрафіолетової літографії (EUV), які є суттєвими для малювання підключень суб-5нм, що потрібні для виготовлення нановолоконних транзисторів. Прийняття передових інструментів EUV та високої NA EUV забезпечує більш жорсткий контроль процесів та вищу продуктивність, які є критичними для комерційної життєздатності нановолоконних пристроїв.

Дослідницькі інститути та консорціуми, такі як imec, співпрацюють з промисловими партнерами для розробки нових технологій виготовлення, включаючи ріст нановолоконів знизу вгору та вдосконалені методи травлення. Ці зусилля спрямовані на вирішення таких проблем, як варіативність, дефектність та інтеграція з існуючими CMOS процесами. Недавні демонстрації Imec вертикально складаних нановолоконних транзисторів свідчать про потенціал подальшого масштабування пристроїв та підвищення продуктивності.

Дивлячись вперед, прогнози для виробництва нановолоконних транзисторів є обнадійливими. Очікується, що галузь бачить ширше впровадження GAA нановолоконних транзисторів на 2нм вузлі і далі, з постійними покращеннями у інтеграції процесів, інженерії матеріалів та архітектурі пристроїв. Ці інновації повинні забезпечити наступну хвилю високопродуктивної, малопотужної електроніки, підтримуючи застосування від штучного інтелекту до розширених мобільних обчислень.

Основні учасники індустрії та стратегічні партнерства

Ландшафт виробництва нановолоконних транзисторів у 2025 році формують обрані групи великих виробників напівпровідників, постачальників обладнання та спільних наукових ініціатив. Ці учасники сприяють переходу від традиційних архітектур FinFET до нановолоконних та наноаркушевих транзисторів з конфігурацією gate-all-around (GAA), які є критичними для продовження масштабування пристроїв та покращення продуктивності на просунутих вузлах (3нм і нижче).

Серед найбільш значних лідерів індустрії – Samsung Electronics, яка оголосила про масове виробництво 3нм чіпів, що використовують технологію GAA на основі структур наноаркушів та нановолоконів. Фірмовий дизайн Multi-Bridge-Channel FET (MBCFET™) Samsung використовує стеклові наноаркуші для покращення протікання струму та зменшення витрат, що є значним досягненням у комерційному виробництві нановолоконних транзисторів. Її підрозділ з виробництва активно співпрацює з глобальними замовниками без заводів та постачальниками інструментів для оптимізації процесів проєктування та виробництва для цих просунутих пристроїв.

Іншим важливим гравцем є корпорація Intel, яка просуває свою технологію RibbonFET — архітектуру GAA транзистора, що використовує стековані нановолокна (форму наноаркуша/нановолокна). Дорожня карта Intel орієнтується на масове виробництво чіпів на основі RibbonFET у вузлах процесу Intel 20A та 18A, з пілотним виробництвом та партнерствами в екосистемі, що зростають у 2025 році. Стратегічні альянси Intel з постачальниками обладнання та дослідницькими консорціумами є важливими для подолання викликів інтеграції та виходу, пов’язаних з виготовленням нановолоконів.

Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) також активно інвестує в дослідження GAA та нановолоконних транзисторів, маючи плани впровадження цих технологій у своєму N2 (2нм) процесу. Співпраця TSMC включає партнерства з провідними постачальниками EDA, постачальниками матеріалів та академічними установами для прискорення розробки та кваліфікації пристроїв на основі нановолоконів для обчислень високої продуктивності та мобільних застосувань.

У сфери обладнання та матеріалів компанії, такі як ASML Holding та Lam Research Corporation, мають вагомий вплив. Системи екстремальної ультрафіолетової (EUV) літографії ASML забезпечують точне малювання, необхідне для структур нановолоконів, в той час як Lam Research постачає передові інструменти травлення та депонування, адаптовані до унікальних геометрій транзисторів GAA та нановолоконів. Обидві компанії беруть участь у спільних програмах розробки з провідними заводами для вдосконалення контролю процесів та виходу.

Дивлячись вперед, найближчі кілька років, за очікуваннями, позначаться на глибших стратегічних партнерствах між виробниками пристроїв, постачальниками обладнання та науковими організаціями. Ініціативи, такі як imec дослідницький консорціум, сприяють до передкомерційного співробітництва з інтеграції нановолоконних транзисторів, надійності та виготовленості. Ці альянси є критично важливими для подолання технічних та економічних викликів масового виробництва нановолоконів, забезпечуючи життєздатність технології для майбутніх поколінь логічних та пам’яткових пристроїв.

Актуальний розмір ринку та прогнози зростання на 2025–2030 роки

Глобальний ринок виготовлення нановолоконних транзисторів знаходиться на критичному етапі в 2025 році, що відображає як зрілість науково-дослідних прототипів, так і початкове масштабування комерційного виробництва. Нановолоконні транзистори, що використовують одновимірні напівпровідникові структури, все більше вважаються ключовими елементами для пристроїв логіки та пам’яті наступного покоління, особливо в той час, коли традиційні технології FinFET та планарного CMOS наближаються до своїх фізичних та економічних меж масштабування.

Станом на 2025 рік, розмір ринку виготовлення нановолоконних транзисторів залишається відносно скромним порівняно з усталеними сегментами напівпровідникових пристроїв. Однак значні інвестиції та пілотні виробничі лінії створюються провідними заводами та постачальниками обладнання. Корпорація Intel публічно зобов’язалася до переходу на архітектури транзисторів з конфігурацією gate-all-around (GAA), де технологія “RibbonFET”, основана на стекованих нановолокнах, запланована на масове виробництво у дорожній карті її вузлів Angstrom. Подібно, Samsung Electronics оголосила про комерційне зростання своєї технології GAA “Multi-Bridge Channel FET” (MBCFET), яка використовує структури наноаркушів та нановолоконів, з масовим виробництвом, що розпочалося у 2022 році, а ще більше масштабування очікується до 2025 року і далі.

Виробники обладнання, такі як ASML Holding та Lam Research Corporation, активно постачають передові інструменти літографії та травлення, адаптовані до точного виготовлення пристроїв на основі нановолоконів та наноаркушів. Ці компанії розширюють свої портфелі продуктів, щоб впоратися з унікальними викликами контролю процесів та виходу, пов’язаними з виробництвом вузлів на рівні суб-3нм, на якому нановолоконні транзистори, за очікуванням, стануть основними.

Дивлячись вперед на 2030 рік, індустріальні прогнози передбачають стійкий складний річний темп зростання (CAGR) для виготовлення нановолоконних транзисторів, зумовлений впровадженням GAA та супутніх архітектур у високопродуктивних обчисленнях, прискорювачах штучного інтелекту та мобільних процесорах. Очікується, що перехід від пілотного до масового виробництва прискориться, оскільки більше заводів, включаючи Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), інтегрують пристрої на основі нановолоконів у свої вдосконалені процеси. Ринок також, ймовірно, виграє від зростаючого попиту на ультра-малопотужні та високо-щільні логічні кола в додатках краю обчислень та IoT.

До 2030 року виготовлення нановолоконних транзисторів, як очікується, займе значну частину ринку передових напівпровідникових пристроїв, де провідні заводи та постачальники обладнання відіграватимуть центральні ролі у масштабуванні виробництва та спонуканні інновацій. Наступні п’ять років будуть критично важливими для встановлення стандартів виробництва, покращення виходу та зниження витрат, створюючи основу для широкого впровадження технологій на основі нановолоконів у різні сектори.

Нові застосування: ШІ, IoT та квантові обчислення

Виробництво нановолоконних транзисторів швидко розвивається як фундаментальна технологія для електроніки наступного покоління, з значними наслідками для штучного інтелекту (ШІ), Інтернету речей (IoT) та квантових обчислень. У 2025 році індустрія напівпровідників спостерігає перехід від традиційних архітектур FinFET до транзисторів GAA на основі нановолоконів та наноаркушів, підштовхуваних потребою у підвищенні продуктивності, енергоефективності та масштабуванні пристроїв.

Основні учасники індустрії активно розробляють та впроваджують технології нановолоконних транзисторів. Корпорація Intel оголосила про свою архітектуру RibbonFET, транзистор GAA, що використовує стековані нановолокна, який, очікується, увійде у масове виробництво в найближчі роки. Ця технологія має на меті забезпечити покращений струм підключення та зменшені витрати струму, що критично важливо для прискорювачів ШІ та пристроїв крайового обчислення. Подібно, Samsung Electronics розпочала масове виробництво 3нм чіпів за допомогою свого фірмового процесу GAA наноаркуша, який використовує горизонтальні нановолокна для досягнення вищої енергоефективності та продуктивності, що напряму вигідно для застосувань ШІ та IoT.

В контексті квантових обчислень нановолоконні транзистори досліджуються як будівельні блоки для кубітів та квантових з’єднань. Компанії, такі як IBM, вивчають пристрої на основі кремнієвих нановолоконів для масштабованих квантових процесорів, використовуючи їх сумісність з існуючою інфраструктурою виготовлення CMOS. Точний контроль над розмірами каналу та електростатичними властивостями, які пропонують нановолоконні транзистори, є критично необхідним для реалізації квантових воріт з високою точністю та схем корекції помилок.

Інтеграція нановолоконних транзисторів у пристрої IoT також прискорюється, оскільки їх ультра-нисоке споживання енергії і компактний форм-фактор дозволяють розширення розумних датчиків та крайових вузлів. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) активно розробляє передові платформи GAA та нановолоконних транзисторів, націлюючись на підвузли суб-3нм для підтримки зростаючого попиту на енергоефективні, високо-щільні чіпи у робочих навантаженнях IoT та ШІ.

Дивлячись вперед, найближчі кілька років очікується подальше збільшення розмірів нановолоконних транзисторів, покращення їх виготовлюваності та ширше впровадження у сферах ШІ, IoT та квантових обчислень. Очікується, що спільні зусилля між провідними виробниками, постачальниками обладнання та дослідницькими установами прискорять комерціалізацію пристроїв на основі нановолоконів, прокладаючи шлях до трансформаційних досягнень у продуктивності обчислень та енергоефективності.

Аналіз постачальницьких ланцюгів та матеріалів

Ландшафт постачальницьких ланцюгів та матеріалів для виробництва нановолоконних транзисторів у 2025 році характеризується швидкими інноваціями, стратегічними партнерствами та зростаючою увагою до чистоти матеріалів та масштабованості. Нановолоконні транзистори, які використовують одновимірні напівпровідникові структури для досягнення вищого електростатичного контролю та масштабування, все більше вважаються шляхом за межі традиційних FinFETs для просунутих вузлів нижче 3нм.

Ключовими матеріалами для виготовлення нановолоконних транзисторів є високочистий кремній, германій, компаунди III-V (такі як арсенід індію-галю) і вдосконалені висококласні діелектрики. Постачання цих матеріалів домінують від усталених виробників напівпровідникових пластин та постачальників спеціальних хімікатів. Siltronic AG та компанія SUMCO залишаються провідними постачальниками ультрачистих кремнієвих пластин, які є основою як для кремнієвих нановолоконів, так і для наноаркушів. Щодо III-V матеріалів, такі компанії, як ams-OSRAM та IQE plc, постачають епітаксіальні пластини та індивідуальні субстрати компаундів напівпровідників, підтримуючи дослідження та пілотне виробництво для пристроїв наступного покоління.

Перехід до архітектури нановолоконів також посилив попит на сучасне обладнання для депонування та травлення. Компанії Lam Research Corporation та Applied Materials, Inc. є на передньому плані, постачаючи інструменти атомарного шару депонування (ALD) та травлення (ALE), які є суттєвими для конфорного покриття та точного малювання структур нановолоконів. Ці компанії активно співпрацюють з провідними заводами та інтегрованими виробниками пристроїв (IDMs) для оптимізації процесів для масового виробництва.

У 2025 році постачальницький ланцюг адаптується до зростаючої складності виробництва нановолоконних транзисторів. Відбувається помітний перехід до вертикально інтегрованих постачальницьких моделей, причому великі заводи, такі як Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) та Samsung Electronics, інвестують у внутрішні дослідження і розвиток матеріалів та тісніші відносини з постачальниками для забезпечення критичних компонентів та гарантуючи однорідність процесів. Ці компанії тестують транзистори на основі нановолоконів GAA на вузлі 2нм, з очікуваним комерційним зростанням у найближчі роки.

Дивлячись вперед, прогнози для постачальницького ланцюга нановолоконних транзисторів формуються потребою в ще вищій чистоті матеріалів, строгому контролю процесів та міцній логістиці для підтримки глобальних фабрик. Галузь також спостерігає за можливими вузькими місцями у попередниках хімікатів та спеціальних газів, які постачаються такими компаніями, як Air Liquide та Linde plc. Оскільки архітектури пристроїв еволюціонують, співпраця по всьому постачальницькому ланцюгу буде критично важливою для задоволення жорстких вимог виготовлення нановолоконних транзисторів та для забезпечення наступної хвилі масштабування напівпровідників.

Регуляторне середовище та галузеві стандарти

Регуляторне середовище та галузеві стандарти для виробництва нановолоконних транзисторів швидко еволюціонують, оскільки технологія наближається до комерційної життєздатності у 2025 році та далі. Оскільки нановолоконні транзистори готуються стати основою логічних та пам’яткових пристроїв наступного покоління, регуляторні органи та галузеві консорціуми активізують зусилля для забезпечення безпеки, взаємодії та екологічної відповідності.

На міжнародному рівні Міжнародна організація з стандартизації (ISO) та Міжнародна електротехнічна комісія (IEC) активно оновлюють стандарти, пов’язані з наноматеріалами та виготовленням пристроїв на нано-рівні. ISO/TC 229, що зосереджується на нанотехнологіях, працює над рекомендаціями для характеристики та безпечного поводження з нановолокнами, вирішуючи як питання безпеки на робочому місці, так і вплив на навколишнє середовище. Очікується, що ці стандарти будуть згадані національними регуляторними агентствами, коли пристрої на основі нановолоконів введуть в масове виробництво.

У США Національний інститут стандартів та технологій (NIST) співпрацює з виробниками напівпровідників для розробки протоколів вимірювання та стандартних матеріалів для метрології нановолоконних транзисторів. Це критично важливо для забезпечення надійності та повторюваності пристроїв на вузлах суб-5нм, де архітектури нановолоконів є найбільш вигідними. Зусилля NIST доповнюються асоціацією SEMI, яка оновлює свої стандарти SEMI, щоб включити управління процесами і контролем забруднення, специфічними для виготовлення нановолоконів.

Європейський союз через Європейську комісію здійснює контроль за регулюванням реєстрації, оцінки, авторизації та обмеження хімічних речовин (REACH) для наноматеріалів, включаючи ті, які використовуються в нановолоконних транзисторах. Виробники повинні надати детальні дані про безпеку та оцінки ризиків для матеріалів на основі нановолоконів, особливо щодо впливу на працівників та утилізації в кінці життя. Стандарти CEN-CENELEC ЄС також узгоджують технічні вимоги для інтеграції пристроїв на основі нановолоконів в електроніці.

Великі компанії у сфері напівпровідників, такі як корпорація Intel та Samsung Electronics, активно беруть участь у стандартизаційних зусиллях, часто через галузеві консорціуми на кшталт Міжнародної дорожньої карти пристроїв і систем (IRDS). Ці компанії сприяють впровадженню транзисторів GAA на основі нановолоконів, і їхній внесок формує стандарти кваліфікації процесів та надійності, які будуть критично важливими для масового виробництва.

Дивлячись уперед, очікується, що регуляторне середовище стане більш жорстким, коли виробництво нановолоконних транзисторів масштабуватиметься. Екологічний моніторинг, аналіз життєвої діяльності та гармонізація стандартів між країнами будуть ключовими напрямками. Учасники галузі передбачають, що до 2027 року будуть створені всеохоплюючі рамки для безпеки, якості та трасування пристроїв на основі нановолоконів, що підтримає широке впровадження цієїTransformational technology.

Виклики: Масштабованість, вихід та інтеграція

Перехід від лабораторних демонстрацій виготовлення нановолоконних транзисторів до масового виробництва стикається зі значними викликами у масштабованості, виході та інтеграції – питання, які є центральними для комерційної життєздатності технології у 2025 році та найближчі роки. Оскільки галузь напівпровідників просувається поза вузол 3нм, структури нановолоконів та конфігурації транзисторів gate-all-around (GAA) активно досліджуються та тестуються провідними заводами та постачальниками обладнання.

Масштабованість залишається головним безпосереднім питанням. Точний контроль, необхідний для нановолоконних розмірів, вирівнювання та однорідності на великих 300 мм пластинах, важко досягти з поточними топ-даун та ботом-ап методиками виготовлення. Наприклад, TSMC та Samsung Electronics, які обидві перебувають на передньому краї розробки транзисторів GAA, оголосили про плани впровадження вузлів на основі GAA (які використовують структури наноаркушів та нановолоконів) у своїх технологіях на 2нм та суб-2нм. Однак ці компанії визнали складність масштабування виробництва нановолоконів, особливо в утриманні жорсткого контролю процесів та мінімізації варіабельності у мільйонах пристроїв на пластині.

Вихід – ще один критичний виклик. Введення нових матеріалів, таких як високоякісні матеріали каналу (наприклад, SiGe, Ge або III-V сполуки), та необхідність атомарного рівня точності у травленн і депонуванні підвищує ризик дефектів. Навіть незначні відхилення в ширині нановолокна або шорсткості поверхні можуть призвести до значної варіабельності продуктивності або відмови пристрою. Постачальники обладнання, такі як ASML та Lam Research, розробляють передові літографії та інструменти атомарного шару депонування (ALD) для вирішення цих проблем, але досягнення стабільно високих виходів у масштабі залишається на стадії розвитку.

Інтеграція з існуючими процесами CMOS є також серйозною перешкодою. Нановолоконні транзистори потребують нових модулів процесу та схем інтеграції, таких як вибіркова епітаксія, вдосконалена технологія спейсерів та нові схеми контакту. Це вимагає тісної співпраці між виробниками пристроїв, постачальниками обладнання та постачальниками матеріалів. Intel публічно зобов’язалася ввести RibbonFET (свій GAA/нановолоконний транзистор) у своїх майбутніх технологічних вузлах, але підкреслила необхідність всебічної готовності екосистеми, включаючи нові метрологічні рішення та інспекції.

Дивлячись вперед, індустріальні прогнози для 2025 року та наступних років є помірно оптимістичними. Пілотні виробничі лінії створюються, а раннє ризикове виробництво транзисторів на основі нановолоконів має збільшитися. Проте широке впровадження залежатиме від подолання переплетених викликів масштабованості, виходу та інтеграції, що вимагатиме подальшої інновації та співпраці по всьому ланцюгу вартості напівпровідників.

Перспективи: Руйнівні тенденції та інвестиційні можливості

Ландшафт виробництва нановолоконних транзисторів готовий до суттєвих перетворень у 2025 році та в наступні роки, підштовхуваних як технологічними проривами, так і стратегічними інвестиціями від провідних виробників напівпровідників. Оскільки традиційні архітектури FinFET наближаються до своїх фізичних та економічних меж масштабування, нановолоконні та наноаркушеві транзистори, які часто групуються під терміном “gate-all-around” (GAA) FETs, з’являються як наступний руйнівний вузол у просунутих логічних пристроях.

Основні учасники індустрії прискорюють перехід до GAA нановолоконних транзисторів. Samsung Electronics розпочала масове виробництво 3нм GAA транзисторів у 2022 році, і до 2025 року очікується, що компанія розширить свої пропозиції на основі GAA, націлюючись як на обчислення високої продуктивності, так і на мобільні застосування. Корпорація Intel оголосила про свою технологію RibbonFET (варіант GAA нановолокна), обсяги виробництва якої заплановані на 2024–2025 рік у рамках дорожньої карти для відновлення лідерства у процесах. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), найбільший завод у світі, також розробляє GAA наноаркушеві транзистори для свого 2нм вузла, а ризикове виробництво очікується у 2025 році.

Ці переходи підкріплені значними капітальними інвестиціями. Наприклад, корпорація Intel зобов’язалася вкласти десятки мільярдів доларів у нові фабрики в США та Європі, чітко вказуючи на просунуті архітектури транзисторів як ключовий драйвер. Samsung Electronics та TSMC також розширюють свої глобальні виробничі потужності для підтримки технологій наступного покоління. Постачальники обладнання, такі як ASML Holding (EUV літографія) та Lam Research (травлення та депонування атомарних шарів), також нарощують дослідження та розробки, щоб задовольнити унікальні вимоги виробництва нановолоконів.

Из інвестиційної точки зору, перехід до нановолоконних транзисторів відкриває можливості по всьому ланцюгу вартості напівпровідників. Стартапи та вже усталені компанії, які спеціалізуються на контролі процесів на атомному рівні, передовій метрології та нових матеріалах (таких як високоякісні матеріали каналу та вибіркова епітаксія), зазнають зростаючого інтересу з боку венчурних та корпоративних інвестицій. Уряди у США, ЄС та Азії також спрямовують стимули у вітчизняне виробництво напівпровідників, зосереджуючись на забезпеченні постачання та сприянні інноваціям у наступних вузлах.

Дивлячись вперед, впровадження виробництва нановолоконних транзисторів, як очікується, дозволитиме подальше масштабування пристроїв, поліпшення енергоефективності та нові застосування у ШІ, 5G та крайових обчисленнях. По мірі підготовки технології, співпраця між заводами, виробниками обладнання та постачальниками матеріалів буде критично важливою для подолання викликів інтеграції та реалізації повної руйнівної потенційності нановолоконних транзисторів.

Джерела та посилання

• ASML
• imec
• IBM
• Siltronic AG
• ams-OSRAM
• IQE plc
• Air Liquide
• Linde plc
• International Organization for Standardization
• National Institute of Standards and Technology
• European Commission
• CEN-CENELEC