Когда речь заходит о компаниях и странах, оказывающих наибольшее влияние на мировую микроэлектронику, на ум обычно сразу приходят тайваньский производственный гигант TSMC и нидерландская ASML, мировой доминант в производстве фотолитографов, ключевого оборудования в производстве чипов.
И действительно, никто в мире не производит чипы в таком количестве и с таким качеством, как TSMC, да и у ASML с количеством выпускаемых фотолитографов полный порядок. Как, впрочем, и с уровнем их качества. Но являются ли эти компании незаменимыми? Что произойдёт с мировой полупроводниковой промышленностью, если они вдруг закроются? Понятно, что в этом случае весёлого будет мало, и всё же, каково их реальное влияние на положение вещей?
Начнём с TSMC. Эта компания достигла такого размаха благодаря своевременному внедрению контрактной модели производства. В этом случае производитель в принципе не производит микросхемы для себя — только для сторонних заказчиков. А поскольку разработчиков микросхем, которые не желают связываться с хлопотным производственным процессом, пруд пруди: Apple, Nvidia, AMD, Qualcomm, Media Tek, — то и объёмы размещаемых на фабриках тайванского гиганта заказов со временем стали действительно гигантскими.
Так что, больше произвести микросхемы негде? Произвести можно. Если речь идёт о более простых микросхемах, изготавливаемых по так называемым зрелым техпроцессам 28 нм и больше, то проблем вообще никаких. Множество предприятий на Тайване (например UMC) и в Китае (например SMIC) с удовольствием это сделают.
Да и ультрапередовыми микросхемами, изготавливаемыми по техпроцессам всего в несколько нанометров, помимо TSMC тоже есть кому заняться. Например, южнокорейской Samsung Electronics, яплнской Rapidus или американской Intel. Корейцы вообще по уровню техпроцессов находятся на одном уровне с TSMC. Просто объёмы заказов поменьше. А с учётом тех гигантских мощностей, которые прямо сейчас возводятся в пригороде Сеула, корейский потенциал в ближайшие годы существенно увеличится.
Недавно построенная фабрика японского производителя Rapidus только что вышла на международный рынок и активно ищет заказчиков на производство микросхем по самомому современному на сегодня техпроцессу 2 нм. Примечательно, что японцы внедрили на своей фабрике техпроцессы, разработанные американской IBM и отработанные в американских лабораториях. Тем самым американцы показали, что обладая соответствующими технологиями, совсем несложно зажечь новую звезду на мировом полупроводниковом небосводе.
Не будем забывать и о классике жанра — американской Intel. Эта компания располагает многочисленными фабриками, укомплектованными самым совершенным производственным оборудованием. Американцы первыми в мире получили ультрасовременные фотолитографы ASML с высокой числовой апертурой и готовятся к серийному выпуску чипов по техпроцессам менее 2 нм. Другое дело, что американцы производят чипы прежде всего для себя, для своих процессоров. Но при большом желании выделить часть мощностей для работы по заказам сторонних разработчиков большого труда не составит.
А что с литографами ASML? Тут ситуация несколько сложнее. Как не крути, а машины, работающие на световом излучении экстремального ультрафиолета (13,5 нм), позволяющие производить чипы по ультрасовременным техпроцессам в 4-3-2 нм, серийно производят только голландцы. Однако доля таких машин на полупроводниковых фабриках совсем невелика: настоящими «рабочими лошадками» современной полупроводниковой промышленности являются иммерсионные фотолитографы глубокого ультрафиолета, работающие с волной 193 нм и использующие дополнительную водяную линзу для увеличения разрешения системы.
К тому же китайские производители недавно всех удивили, сумев наладить производство достаточно передовых чипов по техпроцессам 7 и двже 5 нм, с помощью иммерсионных фотолитографов, что считалось маловероятным. А иммерсионные машины в мире, помимо ASML, также производит японский Nikon. Да и его коллега с японских островов, Canon, в своё время уже выходил на рынок со своей иммерсионной машиной, но сошёл с дистанции, не выдержав конкуренции со стороны ASML и Nikon. При благоприятных обстоятельствах Canon может и вернуться.
Ну и наконец недавняя разработка того же Canon по части наноимпринтной литографии. Эта новинка обещает перевернуть весь полупрооводнгиковый рынок. Ожидается, что эта машина будет на порядок дешевле и энергоэффективнее EUV фотолитографов ASML. Наноимпринтный литограф попросту штампует узоры микросхем на полупроводниковой пластине (покрытой фоторезистом) с помощью специальной рельефной формы. Никаких тебе энергоёмких источников излучения и сложнейших оптических систем, присущих фотолитографам. Пока широкое распространение наноимпринтных машин сдерживается сильными позициями ASML, но если голландцы снизят обороты, японцам на это есть чем ответить уже сейчас.
В общем, мировым доминантам почивать на лаврах в наше время не приходится. Учитывая огромные размеры полупроводниковой промышленности и её бурный рост в последние годы, вызванный развитием технологий искусственного интеллекта, немало компаний только и ждут подходящего момента, чтобы бросить вызов нынешним передовикам.
Статью про разработку российского EUV фотолитографа на основе ксенона можно прочитать в премиум-разделе канала «Фотолитограф»: