Як створюють мікрочипи: унікальні технології виробництва

Як виробляють мікрочипи?

Мікрочипи створюють на основі кремнієвих пластин (веферів), на яких розміщуються електронні схеми. Ці схеми складаються з мільярдів транзисторів — крихітних перемикачів, що обробляють дані. Щоб виготовити такі транзистори, потрібно наносити складні візерунки на поверхню вефера. Саме тут у гру вступає ЄСВ-літографія.

Літографічні машини ASML створюють мікроскопічні структури на кремнієвих пластинах, використовуючи світло надзвичайно малої довжини хвилі. Довжина хвилі ЄСВ становить приблизно 13,5 нанометрів — це настільки малий показник, що світло проходить крізь більшість матеріалів. Завдяки цьому транзистори можуть бути ще меншими, а отже, чіпи стають потужнішими.

Щоб отримати ЄСВ-світло, вчені використовують лазер, який б'є по крихітних краплях олова. Олово випаровується, утворюючи плазму, що випромінює потрібне світло. Це світло проходить через систему дзеркал і маску, яка визначає майбутній малюнок на чіпі. Експонована частина пластини твердне, а решта змивається, залишаючи мікроскопічний тривимірний малюнок транзисторів.

Виробництво мікрочипа можна порівняти з будівництвом 100-поверхового будинку, де кожен поверх має свої унікальні деталі. Створення одного мікрочипа займає кілька місяців, а його елементи можуть бути меншими за вірус.

Чому технологія ЄСВ є такою унікальною?

Головна складність ЄСВ-літографії — це необхідність абсолютної чистоти та високоточного виробництва. Мікрочипи працюють на атомному рівні, тому навіть одна порошинка може їх зіпсувати. Заводи, де створюють чіпи, мають найчистіші приміщення у світі, де повітря фільтрується мільйони разів на день.

Також складним є транспортування обладнання для виробництва мікрочипів. Одна ЄСВ-машина коштує 380 мільйонів доларів і настільки велика та делікатна, що її перевозять у 40 контейнерах, трьох літаках і 20 вантажівках.

Хто виробляє найпередовіші чіпи?

Хоча ASML створює машини, які виготовляють чіпи, самі мікросхеми виробляє, головним чином, тайванська компанія TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Вона виготовляє 90% найбільш передових мікрочипів у світі, зокрема ті, що використовуються в iPhone та суперкомп'ютерах.

Геополітичні аспекти мікрочипів

Оскільки передові чіпи є критично важливими для технологій штучного інтелекту, оборони та інших стратегічних сфер, країни ведуть боротьбу за їх виробництво та доступ до найновіших технологій. США обмежили продаж обладнання ASML до Китаю, побоюючись, що це дасть китайським компаніям конкурентну перевагу. Китай, своєю чергою, активно інвестує в розвиток власних технологій і вже запатентував свою ЄСВ-літографічну машину.

Окрім технологій, важливим є постачання рідкісноземельних металів, зокрема германію та галію, які необхідні для виробництва мікрочипів. Китай контролює понад дві третини світового видобутку цих елементів, що дає йому значний вплив на ринок.

Чи змінять квантові чіпи майбутнє?

Останнім часом увага науковців спрямована на квантові комп’ютери, які працюють за іншими принципами та можуть здійснювати обчислення значно швидше за традиційні чіпи. Квантові чіпи не покладаються на ЄСВ-літографію, а створюються іншими методами, зокрема електронно-променевою літографією. Китай активно фінансує дослідження в цій сфері, прагнучи стати лідером у квантових обчисленнях.

Таким чином, виробництво мікрочипів залишається однією з найскладніших і найважливіших технологій сучасності, а боротьба за лідерство в цій сфері визначатиме майбутній розвиток світових технологій.