Инженеры ASML и Carl Zeiss SMT исследуют новое поколение литографии, которое должно позволить переносить на кремниевые пластины еще более мелкие структуры. Направление получило название Hyper-NA. Оно продолжает развитие EUV-технологии, уже используемой для производства современных микросхем.
8 октября 2026 года Reuters сообщило о работе исследователей и ориентире примерно в десять лет для возможного появления следующего поколения оборудования. Это оценка перспективы, а не объявление серийной машины с утвержденной датой поставки.
В центре обсуждения находится числовая апертура не менее 0,75. Для сравнения, у систем High-NA EUV она составляет 0,55. Разница выглядит небольшой, но для оборудования, которое формирует элементы размером в несколько нанометров, она способна изменить доступное разрешение и сложность производственного процесса.
🖨️ Что литографическая машина делает с чипом
Микросхему нельзя изготовить, просто уменьшив чертеж и напечатав его обычными чернилами. На кремниевой пластине последовательно создают множество структур и соединений. Для каждого важного слоя нужно точно задать, какие участки материала будут обработаны.
Литография переносит рисунок с фотошаблона на светочувствительное покрытие, фоторезист. После экспонирования и последующих операций этот рисунок используется для формирования нужного слоя. Затем цикл повторяется для других частей будущей микросхемы.
Таким образом, сканер ASML не выпускает готовый процессор целиком. Он выполняет одну из наиболее сложных операций внутри большой производственной цепочки. Рядом работают установки для нанесения материалов, травления, очистки, измерений и других процессов.
Это объясняет, почему появление более совершенной литографии необходимо, но недостаточно для нового поколения чипов. Тонкие структуры нужно не только нарисовать, но и воспроизводимо изготовить, соединить и проверить.
💡 Что означают EUV, High-NA и Hyper-NA
EUV обозначает экстремальное ультрафиолетовое излучение. В рассматриваемой технологии используется длина волны около 13,5 нанометра. Названия High-NA и Hyper-NA относятся прежде всего к параметрам оптической системы, а не к замене этого излучения на совершенно другой диапазон.
NA - числовая апертура. Упрощенно она характеризует диапазон углов, в пределах которого система собирает и использует свет. При прочих равных большая апертура помогает различать и переносить более мелкие детали.
У EUV-сканеров семейства NXE числовая апертура составляет 0,33. Системы EXE, относящиеся к High-NA, используют 0,55. В исследованиях Hyper-NA рассматривается следующий шаг, примерно к 0,75 и выше.
На уровне идеи это развитие знакомого принципа. На уровне оборудования оно требует новой оптики и согласования множества процессов. Нельзя просто заменить число в настройках существующего станка и получить то же качество на меньшем масштабе.
📐 Насколько увеличение апертуры улучшает разрешение
В упрощенном описании минимальный размер воспроизводимой структуры зависит от длины волны, числовой апертуры и параметров технологического процесса. ASML объясняет эту связь через соотношение, в котором размер пропорционален длине волны и обратно пропорционален апертуре.
Если мысленно сохранить все остальные условия, переход с 0,55 на 0,75 уменьшает соответствующий масштаб примерно до 73% исходного: 0,55 / 0,75 ≈ 0,73. Это расчет для понимания физического принципа, а не обещание уменьшить любой готовый процессор ровно на 27%.
В реальном производстве мешают ограничения материалов, фотошаблонов, точности измерений и допустимого числа дефектов. Дополнительный выигрыш приходится подтверждать на конкретных структурах, а затем на рабочих схемах.
Поэтому показатель разрешения оборудования, плотность транзисторов и производительность конечного процессора нельзя подставлять друг вместо друга. Они связаны, но между ними находится несколько самостоятельных инженерных задач.
🔍 Почему «5 нанометров» в новости не означает первый 5-нм процессор
В обсуждении будущей литографии встречается возможность формировать структуры масштаба около 5 нанометров. Это не означает, что до Hyper-NA таких процессоров в продаже не было.
Названия технологических поколений микросхем, например 5 нм или 2 нм, давно не равны единственному физическому размеру всех элементов чипа. У транзистора и проводников есть разные геометрические параметры, а само поколение процесса описывает целый набор решений.
Разрешение литографии отвечает на другой вопрос: какой рисунок оптическая система способна воспроизвести при заданных условиях. Даже здесь необходимо уточнять, о каком тестовом элементе идет речь, как определяется его размер и сколько операций использовано.
Путаница возникает, когда название готового производственного процесса сравнивают с характеристикой изображения. В результате реальное инженерное достижение может ошибочно выглядеть либо запоздалым, либо обещающим мгновенный скачок всех характеристик электроники.
🪞 Зачем ASML нужны зеркала Zeiss
В обычной оптике привычны прозрачные линзы. Для EUV такой подход не работает так же: излучение сильно поглощается материалами, поэтому в оптическом тракте используются специальные отражающие элементы, а распространение света организуется в вакууме.
Зеркала должны сохранять точность при чрезвычайно малых масштабах изображения. Ошибка, несущественная для обычного оптического прибора, здесь способна испортить рисунок микросхемы.
Carl Zeiss SMT разрабатывает оптические системы для оборудования ASML. По мере увеличения апертуры меняются геометрия лучей и требования к отражающим элементам. Возникают дополнительные вопросы к фотошаблонам, поляризации и поведению света при больших углах.
В этом и заключается сложность перехода: нужно получить улучшение разрешения во всей системе, а не только продемонстрировать красивое изображение на отдельной экспериментальной установке.
🧪 Что еще предстоит решить
Научные публикации SPIE рассматривают Hyper-NA как возможное продолжение существующих EUV-сканеров. Рядом с работами об оптике выходят исследования фотошаблонов, распределения света и материалов. Это показывает, насколько широк набор необходимых изменений.
Фоторезист должен адекватно реагировать на экспонирование. Фотошаблон - передавать требуемый рисунок без недопустимых искажений. Измерительная система - замечать отклонения, которые нельзя увидеть обычными методами. Сам сканер должен сохранять результат при обработке большого числа пластин.
Для фабрики важна не рекордная точность одного опыта, а стабильное производство. Если рисунок получается только медленно или с большим количеством дефектов, экономическая польза может оказаться ограниченной.
Наконец, новое оборудование необходимо встроить в действующие производственные процессы. Изменение одного шага отражается на соседних: масках, материалах, контроле качества и проектировании микросхем. Поэтому годы между исследованием и промышленной эксплуатацией не являются пустым ожиданием.
💰 Может ли дорогой станок сделать чип дешевле
В полупроводниковом производстве стоимость оборудования и стоимость одного годного чипа - разные величины. Более дорогая машина может быть оправданна, если позволяет сократить число операций, повысить производительность или уменьшить потери из-за дефектов.
Один из мотивов развития EUV состоит в возможности переносить сложные рисунки с меньшим числом экспонирований. Там, где требовалась последовательность операций, улучшенное разрешение может упростить процесс. ASML связывает преимущества High-NA в том числе с таким сокращением сложности.
Но это не гарантирует снижения розничной цены телефона или видеокарты. На нее влияют память, упаковка, другие компоненты, разработка, логистика и рыночная ситуация. Даже снижение себестоимости отдельного этапа может сопровождаться ростом расходов на другие.
Поэтому оценивать Hyper-NA только через вопрос «подешевеют ли смартфоны» преждевременно. Сначала отрасли предстоит доказать, что новое разрешение дает устойчивую производственную и экономическую выгоду.
🤖 Как это связано с искусственным интеллектом
Системам искусственного интеллекта нужны большие объемы вычислений. Для производителей это создает интерес к более плотным и энергоэффективным микросхемам. Улучшение литографии может помочь в их создании.
Однако производительность ускорителя определяется не только количеством транзисторов. Важны память, обмен данными, соединение нескольких кристаллов, охлаждение и программное обеспечение. Если узким местом стала передача данных, уменьшение отдельных структур не обязательно решит проблему целиком.
Поэтому развитие оборудования идет вместе с развитием архитектуры и упаковки чипов. Новая литография расширяет доступные возможности, а инженеры решают, как использовать их в конкретном продукте.
📅 Когда Hyper-NA появится на фабриках
На 9 октября 2026 года Hyper-NA следует рассматривать как исследуемое следующее поколение EUV. Ориентир примерно в десятилетие, о котором сообщило Reuters, указывает на длительный горизонт разработки. Это не подтвержденный график массовых поставок и не дата выхода процессора для домашнего компьютера.
Между сегодняшними работами и серийной эксплуатацией должны появиться подтвержденные характеристики системы, результаты технологических испытаний и решения производителей микросхем о внедрении.
Новость важна тем, что у развития EUV намечается дальнейшее направление после High-NA. Она говорит о возможностях будущих фабрик, но не отменяет необходимость довести до надежного производства каждую из промежуточных технологий.
🔎 Источники
- Reuters: исследование ASML и Zeiss и оценка сроков следующего поколения оборудования, 8 октября 2026 года.
- SPIE: Hyper-NA как система с числовой апертурой не менее 0,75.
- SPIE: Hyper-NA при длине волны 13,5 нм.
- ASML: системы EUV и различия поколений NXE и EXE.
- ASML: характеристики TWINSCAN EXE:5000.
- ASML: линзы, зеркала и физические принципы литографии.
- ASML: устройство и особенности High-NA EUV.
- ASML: развитие закона Мура и технологий микросхем.
