В Шанхае заработала первая в мире демонстрационная производственная линия для изготовления процессоров из двумерных материалов. Компания Shanghai Atomic Technology представила чипы на основе дисульфида молибдена — полупроводникового соединения толщиной буквально в несколько атомных слоёв. Полномасштабный запуск производства намечен на июнь 2026 года.
5900 транзисторов против 115: пятидесятикратный скачок
Новый процессор содержит 5900 транзисторов на базе двумерного материала. Для контекста: предыдущий мировой рекорд плотности интеграции в 2D-чипах составлял всего 115 транзисторов. Фактически китайские инженеры увеличили сложность двумерных схем в 51 раз за один шаг — беспрецедентный скачок для экспериментальной технологии.
При этом речь идёт о полноценном 32-битном процессоре с архитектурой, способной обрабатывать гигабайты данных. Это принципиально отличает новинку от предыдущих лабораторных образцов, которые представляли собой элементарные логические схемы без практической применимости.
Атомарная толщина решает проблемы кремния
Главное преимущество дисульфида молибдена — его можно расслоить до толщины в несколько атомов, сохранив полупроводниковые свойства. Кремний такой способностью не обладает: при уменьшении толщины до нескольких нанометров он теряет электронные характеристики из-за квантовых эффектов.
Атомарная толщина материала радикально снижает два ключевых недостатка современных кремниевых чипов:
- Перегрев — тончайшие слои дисульфида молибдена эффективнее рассеивают тепло благодаря высокому отношению поверхности к объёму. В кремниевых чипах при сжатии техпроцесса транзисторы располагаются всё плотнее, тепловыделение на единицу площади растёт, что требует всё более изощрённых систем охлаждения.
- Утечка тока — при уменьшении размеров кремниевых транзисторов до нанометрового масштаба растут токи утечки через тончайшие диэлектрические слои. Электроны начинают туннелировать сквозь изоляцию благодаря квантовым эффектам. Двумерные материалы обладают лучшим контролем над носителями заряда даже при атомарной толщине.
Результат — сверхнизкое энергопотребление. Китайские разработчики не раскрыли точных цифр, но физика двумерных транзисторов теоретически позволяет снизить потребление на порядок по сравнению с кремнием при сопоставимых вычислительных мощностях.
Агрессивная дорожная карта: от 90 нм до 3 нм за три года
Shanghai Atomic Technology обнародовала амбициозный план развития технологии:
- 2026 год — выход на уровень, эквивалентный 90-нанометровому кремниевому техпроцессу;
- 2027 год — достижение уровня 28 нм;
- 2028 год — скачок до эквивалента 5 нм и даже 3 нм
Для понимания масштаба: кремниевая индустрия потратила десятилетия на переход от 90 нм (2004 год) до 3 нм (2022 год). Китайская компания обещает пройти тот же путь за три года с принципиально иным материалом.
Впрочем, здесь важна оговорка «эквивалентный». Прямое сравнение нормов двумерных и трёхмерных техпроцессов некорректно, поскольку метрики измеряются по-разному. Скорее речь идёт о сопоставимой плотности транзисторов и энергоэффективности, а не об идентичности топологических размеров.
Реальность за заголовками
Несмотря на впечатляющие заявления, технология пока находится на ранней стадии. Демонстрационная производственная линия — это не массовое производство. Речь идёт о небольших экспериментальных партиях для отработки процессов и выявления проблем масштабирования.
Путь от лабораторного прототипа до коммерческого продукта всегда тернист. Двумерные материалы известны сложностью работы с ними: дисульфид молибдена чувствителен к влаге и кислороду, требует вакуумных или инертных условий при производстве, склонен к образованию дефектов при механических воздействиях.
Кремниевая индустрия за семьдесят лет существования отточила технологические процессы до совершенства. Инфраструктура производства, оборудование, материалы, метрология — всё заточено под кремний. Переход на альтернативный материал потребует создания параллельной экосистемы с нуля, что займёт годы и потребует колоссальных инвестиций.
Геополитический контекст
Запуск производства двумерных чипов в Китае происходит на фоне жёстких экспортных ограничений на передовое полупроводниковое оборудование, введённых США и союзниками. Китайским компаниям перекрыли доступ к литографам ASML для производства чипов тоньше 7 нм, что блокирует развитие по традиционному кремниевому пути.
В этом контексте двумерные материалы выглядят как потенциальный обходной манёвр. Если технология докажет жизнеспособность, Китай получит собственный путь к созданию передовых чипов без зависимости от западного оборудования и технологий.
Но пока до этого далеко. Даже если Shanghai Atomic Technology выполнит обещания по дорожной карте, речь будет идти о нишевых применениях, а не о замене основного потока кремниевых процессоров. Эра кремния ещё долго не закончится — слишком велик технологический и экономический разрыв между отработанными и экспериментальными решениями.
Следите за развитием альтернативных полупроводниковых технологий? Подписывайтесь на канал и ставьте лайки — разбираем прорывные разработки и их реальный потенциал!