В пятницу компания Rapidus объявила о начале прототипирования тестовых пластин с 2-нм транзисторными структурами GAA (gate-all-around) на своем предприятии IIM-1 в Японии. Компания подтвердила, что ранние тестовые пластины уже достигают ожидаемых электрических характеристик, что означает, что оборудование компании работает в соответствии с планом, а разработка технологического процесса проходит успешно.
Тестовые пластины над фабрикой
Создание прототипов — важный этап в производстве полупроводников, который предназначен для проверки того, что ранние тестовые схемы, изготовленные с использованием новой технологии, работают надежно, эффективно и соответствуют целевым показателям производительности.
На данный момент Rapidus измеряет электрические характеристики своих тестовых схем, включая такие параметры, как пороговое напряжение (напряжение, при котором транзистор начинает проводить ток), ток управления (сколько тока он может пропускать при включении), ток утечки (нежелательный ток, протекающий при выключенном транзисторе) и наклон подпорогового напряжения (насколько резко устройство переходит из выключенного состояния в включенное).
Другие важные характеристики включают скорость переключения, потребление энергии и емкость. По понятным причинам Rapidus не раскрывает результаты, хотя сам факт того, что тестовые пластины летают по фабрике, уже важен. С момента начала строительства в сентябре 2023 года на площадке IIM-1 наблюдается быстрый прогресс. Чистая комната была завершена в 2024 году, а к июню 2025 года компания подключила более 200 своих инструментов, включая передовые инструменты для DUV- и EUV-литографии.
Rapidus установила передовые EUV-инструменты в декабре 2024 года и завершила первые успешные экспозиции с их помощью к апрелю 2025 года. К настоящему моменту фабрика достаточно зрелая, чтобы запускать тестовые пластины, что позволяет Rapidus измерять электрические характеристики своих GAA-схем, выявлять возможные проблемы в процессе и уточнять настройки инструментов или этапы производства.
Обработка отдельных пластин на всех этапах
Одной из интересных вещей, упомянутых Rapidus в пресс-релизе, посвященном этому объявлению, является то, что завод IIM-1 будет использовать так называемый подход обработки отдельных пластин (метод производства полупроводников, при котором каждая пластина обрабатывается, проверяется и контролируется индивидуально, а не партиями) на всех этапах начальной стадии производства.
В настоящее время крупные производители микросхем, такие как Intel, Samsung и TSMC, используют в своих процессах производства полупроводников комбинацию методов пакетной и обработки отдельных пластин.
Обработка отдельных пластин используется для критически важных этапов, требующих точности, таких как EUV- и DUV-структурирование, плазменное травление, осаждение атомных слоев или мониторинг дефектов. Для других этапов, таких как окисление, ионная имплантация, очистка и отжиг, они обрабатывают пластины партиями.
Rapidus планирует применять подход с использованием отдельных пластин ко всем этапам процесса, включая окисление, ионную имплантацию, формирование рисунка, осаждение, травление, очистку, отжиг и т. д. Rapidus утверждает, что это позволяет точно контролировать каждую операцию, поскольку настройки могут быть сделаны специально для условий или результатов, наблюдаемых на отдельной пластине.
Поскольку каждая пластина обрабатывается независимо, инженеры могут в режиме реального времени точно настраивать параметры, своевременно обнаруживать аномалии и быстро вносить исправления, не дожидаясь завершения обработки всей партии. Дополнительным преимуществом такого метода является то, что он генерирует больше данных высокого разрешения на каждую пластину по сравнению со смешанным подходом, используемым другими производителями микросхем, которые можно использовать для питания алгоритмов искусственного интеллекта, которые контролируют и оптимизируют условия производства.
Эти алгоритмы могут потенциально ускорить сбор информации для непрерывного совершенствования процессов (CPI) с целью снижения плотности дефектов и повышения выхода, а также для статистического контроля процессов (SPC) с целью снижения колебаний производительности. Кроме того, системы обработки отдельных пластин упрощают изменение настроек и переключение между мелкими и крупными производственными партиями, что важно для Rapidus, которая стремится обслуживать небольших производителей.
Однако этот метод также влечет за собой некоторые компромиссы. Поскольку пластины обрабатываются по одной за раз, пропускная способность каждого инструмента (ну, некоторых инструментов) ниже по сравнению с пакетной обработкой, что может увеличить время производственного цикла и сделать производство более дорогостоящим.
Необходимое оборудование более сложное и дорогое, а координация перемещения пластин на всех этапах отдельно увеличивает накладные расходы.
Однако Rapidus считает, что, несмотря на более высокие первоначальные затраты и более медленную обработку, долгосрочные преимущества в виде сокращения дефектов, повышения выхода и адаптивного управления процессом могут сделать обработку отдельных пластин привлекательной стратегией для производства чипов с размером 2 нм и более.
PDK на пути к выпуску в первом квартале 2026 года
Для поддержки первых клиентов Rapidus готовится выпустить первую версию своего набора для разработки процессов в первом квартале 2026 года. Компания также работает над созданием инфраструктуры, необходимой для прототипирования чипов клиентов на площадке IIM-1.
