1,4 nm

 → Технологический процесс в электронной промышленности

Техпроцесс 1,4 нм (англ. 1,4 nm) — технологический процесс в производстве полупроводниковых приборов. 1,4-нм процесс является следующей ступенью миниатюризации техпроцесса после 2-нанометрового.

Необходимость дальнейшей миниатюризации полупроводниковых элементов вынуждает производителей переходить на более совершенные методы их изготовления. С точки зрения литографии отрасль должна сделать очередной важный шаг в этом направлении в ближайшие два года, начав выпуск чипов с использованием литографического оборудования класса High-NA EUV. Высокая числовая апертура, определяемая значением 0,55, позволяет подобному оборудованию с использованием сверхжёсткого ультрафиолетового излучения (EUV) получать за один проход элементы размером не более 8 нм. Такое оборудование открывает возможность серийного выпуска интегральных микросхем по 1,4-нм нормам и чипов памяти DRAM по техпроцессам менее 10 нм.

По данным представителей ASML, которая выпускает оборудование для выпуска чипов класса High-NA EUV, планирует наладить массовые поставки оборудования класса High-NA EUV с 2027 года. Первыми её клиентами на этом направлении должны стать Intel, Samsung и SK Hynix. TSMC, крупнейший контрактный производитель микросхем в мире, осталась без новых литографов ASML, при помощи которых можно перейти на техпроцесс 1,4 нм. Она рискует оказаться одной из последних, кто перейдет на новый техпроцесс 1,4 нм. По всей видимости, компания пока просто не готова к массовому внедрению такого оборудования по экономическим причинам, ведь одна система High-NA EUV обходится в $380 млн. При выпуске 1,4-нм чипов TSMC такое оборудование применять не собирается.

В конце апреля 2025 года TSMC анонсировала 1,4-нм техпроцесс A14 на транзисторах Gate-All-Around (GAA) второго поколения, получивший кодовое название Angstrom. Технология обеспечит прирост производительности на 10–15 %, а также снижение энергопотребления чипов на 30 % по сравнению с 2-нм N2. Плотность логических элементов повысится на 23 %, а общая плотность транзисторов в условиях смешанного проектирования — 20 %. Компания сообщила, что A14 — это новый техпроцесс, разработанный с нуля, так что для него не подойдут дизайны чипов, спроектированные для предыдущих техпроцессов. Новая технология построена на транзисторах с нанолистами (nanosheets) второго поколения, произведённых с использованием новейшей технологии GAA. Это отличает его от техпроцесса N2P, основанного на платформе N2, и от A16, представляющего собой улучшенный N2P с системой подачи питания с обратной стороны (Backside Power Delivery — BSPDN). Несмотря на отсутствие BSPDN, техпроцесс A14 сохраняет высокую эффективность благодаря использованию транзисторов с нанолистами второго поколения. Одним из ключевых компонентов технологии является NanoFlex Pro — усовершенствованная архитектура стандартных ячеек, предоставляющая разработчикам гибкость при конфигурировании логических блоков с учётом трёх важных метрик: производительности, энергопотребления и площади кристалла.

Компания планирует возвести сразу четыре предприятия, которые будут специализироваться на выпуске чипов по техпроцессу 1,4 нанометра. Строительство первого завода для 1,4-нм чипов стартует в Тайчжуне началось в ноябре 2025 года. Изначально TSMC планировала запустить производство в 2028 году, но теперь новые планы подразумевают запуск уже в 2027 году. Ускорить процесс позволяет показатель выхода годных кристаллов, который на текущем этапе оказался заметно выше, чем рассчитывали инженеры компании. TSMC принципиально отказывается от покупки новейших литографических систем High-NA EUV от ASML, цена каждой из которых достигает $400 млн, а для полноценного производства потребовалось бы несколько десятков единиц оборудования. Вместо этого тайваньская компания намерена применить сложные мультипаттеринговые методы, позволяющие добиться нужной точности на существующем оборудовании EUV. Этот подход уже применяла китайская SMIC при разработке своих 5-нм чипов. Исследования и разработка самого техпроцесса будет вестись на заводе в Синьчжу. Общий объём инвестиций оценивается в $49 млрд. Часть этих средств пойдёт на закупку около 30 EUV-сканеров к 2027 году. Поскольку у TSMC разнообразный список клиентов, процесс следующего поколения, как ожидается, будет использоваться в будущих продуктах таких технологических гигантов, как Nvidia, Apple, AMD, MediaTek и других. Ожидается, что Apple станет первой компанией, которая получит доступ к этой технологии.

Компания Intel обнародовала свежие планы по освоению передовых техпроцессов. В том числе компания анонсировала 1,4-нм техпроцесс Intel 14A, который станет первой в мире технологией производства чипов с использованием литографии в сверхжёстком ультрафиолете с высокой числовой апертурой (High-NA EUV). Массовое производство намечено на 2027 год. Глава компании Лип Бу Тан на мероприятии Intel Foundry Direct 2025 года объявил о значительных успехах на направлении контрактного производства полупроводников. В частности, Intel привлекла первых клиентов для своего перспективного техпроцесса 14A, который станет следующим шагом после 18A. Уже несколько заказчиков готовятся к получению тестовых 1,4-нм чипов. Данный техпроцесс предложит транзисторы с нанолистами RibbonFET второго поколения. Также было отмечено, что Intel 14A будет использовать второе поколение технологии подачи питания с тыльной стороны кристалла PowerVia. Она будет представлять собой более совершенную и сложную схему, которая подает питание непосредственно на исток и сток каждого транзистора через специализированные контакты, что минимизирует сопротивление и максимизирует энергоэффективность. Это более прямое и эффективное подключение, чем нынешняя схема PowerVia от Intel, которая подключается к транзисторам на уровне контактов с помощью нано-транзисторов.

Intel стала одним из первых получателей литографических сканеров ASML класса High-NA EUV, позволяющих наладить выпуск чипов по нормам тоньше 2 нм, но если ранее это были системы первого поколения, пригодные главным образом для экспериментов, то недавно завершились приёмочные испытания Twinscan EXE:5200B — сканера, который будет использоваться в серийном производстве чипов. Новой системе свойственно высокое разрешение, проверенное ещё на предшественнике (Twinscan EXE:5000), но производительность обработки кремниевых пластин повышена до 175 штук в час, а точность наложения слоёв при экспозиции увеличена до 0,7 нанометра. Оборудование ASML для сверхжёсткой ультрафиолетовой литографии с высокой числовой апертурой (High-NA EUV) тестировалось компанией Intel с 2023 года, но модель Twinscan EXE:5200B обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с ранними образцами. Более мощный источник лазерного излучения обеспечивает создание более контрастных проекций с более чёткими очертаниями будущих транзисторов. Новая конструкция держателя для кремниевых пластин учитывает особенности техпроцесса их обработки, повышая пропускную способность в условиях массового производства. Возросшая точность наложения была достигнута за счёт лучшей калибровки датчиков, стабильности основания и изоляции от окружающих воздействий. Оборудование нового поколения позволяет сократить количество операций при изготовлении передовых чипов, уменьшить затраты на оснастку и поднять производительность линии. Уровень брака должен выходить на приемлемый уровень быстрее, чем в случае с оборудованием предыдущего поколения. Попутно представители Intel сообщили о прогрессе в сфере внедрения новых материалов при производстве чипов с мельчайшими транзисторами. Дихалькогениды переходных металлов, по их словам, позволяют создавать структуры размером с несколько атомов кремния без угрозы потери необходимых физических свойств. Если всё пойдёт по плану, Intel опередит TSMC, которая планирует выпустить аналог в лице A14 только в 2028 году и без использования High-NA EUV. В октябре 2025 года финансовый директор Intel Дэвид Цинснер раскрыл текущий статус разработки перспективных техпроцессов компании. Согласно его заявлению, Intel 14A на аналогичной стадии разработки показывает демонстрирует лучшую производительность и показатель выхода годных кристаллов чем Intel 18A.

В июне 2025 года вице-президент подразделения Samsung по контрактному производству чипов Чон Ги Тхэ сообщил, что в будущем техпроцессе SF1.4 (класс 1,4 нм) количество каналов в транзисторах будет увеличено с трёх до четырех, что принесёт с собой ощутимые преимущества в плане производительности и энергопотребления. Ко второму кварталу 2025 года компания рассчитывает построить производственную линию для 1,4-нм техпроцесса на предприятии S5 на втором заводе в Пхёнтхэке (Pyeongtaek Plant 2). Она сможет производить 2000–3000 пластин ежемесячно. Samsung получила свой первый высокоапертурный EUV-сканер Twinscan EXE:5200B в декабре 2025 г. Второй такой же литограф компания получит в течение первой половины 2026 г. Подобное оборудование пригодится Samsung при контрактном производстве собственных 2-нм процессоров семейства Exynos 2600 и будущих процессоров Tesla, которые она будет выпускать по контракту для этого автопроизводителя. В начале июля 2025 года стало известно, что Samsung сосредотачивает усилия на доводке текущих литографических технологий, отложив запуск 1,4-нм техпроцесса. Компания делает ставку на стабильность и производственный выход, а не на гонку за наиболее "тонким" техпроцессом. Вместо прежних амбиций по скорейшему внедрению 1,4-нм литографии Samsung делает ставку на доработку текущих решений. Компания решила отложить на два года старт выпуска 1,4-нм чипов, теперь он запланирован на 2029 год. Пауза будет использована для повышения эффективности выпуска продукции по имеющимся техпроцессам.

Японская Rapidus надеется освоить 1,4-нм техпроцесс. Глава японского производителя пояснил, что до конца десятилетия ей предстоит приступить к освоению 1,4-нм технологии, иначе она безнадёжно отстанет от всего остального мира. В конце ноября 2025 года Rapidus объявила о начале строительства своей 1,4-нанометровой полупроводниковой фабрики нового поколения в 2027 году. Rapidus планирует начать полномасштабные исследования и разработки техпроцесса в 2026 году, а производство планируется запустить на Хоккайдо в 2029 году. Этот шаг, как ожидается, поможет японскому производителю микросхем сократить отставание от TSMC, которая уже представила свою 1,4-нм технологию в 2025 году. Одновременно с подготовкой к началу производства по 2-нанометровому техпроцессу, Rapidus нацеливается на следующие технологические этапы — помимо ожидаемого 1,4-нм техпроцесса, на заводе на Хоккайдо в дальнейшем будут выпускаться и более совершенные 1-нм чипы. Компания утверждает, что её передовая технология корпусирования упростит производственный цикл и даст преимущество в конкурентной борьбе.

Южнокорейская SK Hynix в сентябре 2025 года отчиталась об установке первого сканера ASML TwinScan EXE:5200B, который поможет ей выпускать передовые чипы памяти в будущем. Первый экземпляр этой дорогостоящей литографической системы ASML был установлен на предприятии M16 в южнокорейском Ичхоне. По заявлениям SK hynix, такой сканер способен уменьшить размеры воспроизводимых на кремниевых пластинах транзисторов в 1,7 раза, а плотность их размещения увеличить в 2,9 раза по сравнению с существующими EUV-системами. Значение числовой апертуры при переходе от одного поколения оборудования к другому может измениться с 0,33 до 0,55. Обычную EUV-литографию компания начала использовать для выпуска DRAM ещё в 2021 году.