Около недели назад в одном из вирусных постов появилось сообщение о том, что 19 июля Китай убил кремниевую пластину.
Утверждение было взрывоопасным: прорыв в области нового полупроводникового материала под названием селенид индия (InSe) якобы в одночасье сделал устаревшей всю западную экосистему чипов – от фабрик Intel до литейных цехов TSMC и американских санкций.
Китай, утверждалось в сообщении, не просто выиграл войну за чипы; он вышел из боя, освоив новый закон атомной физики.
Как и многое другое в Интернете, этот рассказ был резким упрощением. Но оно указывало на реальное и значимое событие. 18 июля исследователи из Пекинского университета и Ренминского университета Китая опубликовали статью, в которой подробно описали новый метод массового производства высококачественных пластин InSe.
Хотя это достижение не приведет к уничтожению кремния завтра, оно представляет собой настоящий стратегический скачок. Оно сигнализирует о том, что в то время как Запад сосредоточился на блокировании текущей технологической парадигмы, Китай активно работает над изобретением следующей.
Оценка точности вирусных заявлений в сравнении с научной реальностью раскрывает более тонкую, но не менее глубокую историю о будущем технологий, геополитики и тех самых материалов, которые будут питать наш мир.
Давайте разберемся, что этот прорыв означает для Китая, Запада и будущего полупроводников.
Китайский прорыв в производстве пластин InSe
Суть сообщения в социальных сетях сводится к одному: главной проблемой в производстве InSe была проблема точности на атомном уровне, известная как стехиометрия.
InSe – двумерный (2D) материал, то есть он может формировать стабильные слои толщиной всего в несколько атомов. Чтобы он работал как высокоэффективный полупроводник, необходимо идеальное атомное соотношение индия и селена один к одному. Любое отклонение создает дефекты, которые разрушают его электронные свойства. В отличие от кремния, который является прочным, всепрощающим элементом, который можно полировать и легировать, чтобы подчинить себе, InSe неумолим.
Достижением китайских ученых стало решение именно этой проблемы. Их инновационный метод заключается в нагревании аморфной пленки InSe и твердого индия в герметичной среде. Испаренный индий создает жидкий интерфейс, который позволяет высококачественным, атомарно совершенным кристаллам InSe формироваться в самокорректирующемся процессе.
Очень важно, что они масштабировали этот процесс с микроскопических лабораторных хлопьев до 5-сантиметровых пластин и создали функциональные транзисторные массивы, доказав, что материал пригоден для производства. Это жизненно важный шаг в продвижении материала из лаборатории на фабрику – узкое место, которое застопорило многие перспективные посткремниевые кандидаты.
Обещание золотого полупроводника
Ажиотаж вокруг InSe вполне оправдан. По мере того как чипы на основе кремния сжимаются к своим физическим пределам, индустрия отчаянно ищет альтернативы, чтобы продолжить прогресс, определяемый законом Мура – тенденцией, которую сооснователь Intel Гордон Мур определил в 1965 году, предсказав, что количество транзисторов будет удваиваться примерно каждые два года при минимальном увеличении стоимости.
InSe, который часто называют «золотым полупроводником», уже давно является ведущим претендентом по нескольким причинам.
Во-первых, его электронная подвижность – скорость перемещения электронов – исключительно высока: по данным некоторых исследований, она может «превышать 1 000 см²/В-с»:https://arxiv.org/abs/2503.12708, что значительно выше, чем у кремния. Высокая подвижность электронов напрямую связана с более высокой скоростью переключения и более мощными процессорами.
В одном из отчетов говорится, что транзисторы, изготовленные с использованием этого материала, могут втрое увеличить скорость переключения, присущую нынешней кремниевой технологии 3 нм, и при этом на порядок повысить энергоэффективность.
Во-вторых, в отличие от чудо-материала графена, который не имеет естественной полосы пропускания и поэтому не может быть легко выключен, InSe является настоящим полупроводником с перестраиваемой полосой пропускания, что делает его пригодным для цифровой логики.
Наконец, его атомарно тонкая природа позволяет обеспечить превосходное управление затвором, смягчая эффекты короткого канала, которые поражают современные кремниевые транзисторы и вызывают утечку энергии.
Проверка реальности: Почему кремний еще не умер
Однако именно здесь вирусная заметка переходит от науки к научной фантастике. Утверждение, что этот прорыв делает ASML, TSMC и всю западную цепочку поставок неактуальными, в корне неверно. Создание идеальной пластины – это лишь первый, хотя и критически важный шаг. Магия современного чипа заключается в нанесении на эту пластину триллионов транзисторов с нанометровой точностью.
Этот процесс зависит от умопомрачительно сложной и дорогостоящей экосистемы, которую Китаю еще предстоит освоить внутри страны. Она включает в себя машины для экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии – особенно сложный пробел – а также передовые инструменты для травления и осаждения от таких компаний, как Applied Materials и Lam Research. Новый метод выращивания InSe никак не уменьшает зависимость от санкционированной и очень сложной инфраструктуры.
Более того, мировая полупроводниковая промышленность – это многотриллионный гигант, построенный на кремниевой инфраструктуре, которая была оптимизирована в течение последних 50 лет. Пластина InSe размером 5 см – это потрясающее доказательство концепции, но она далека от 300-миллиметровых (12-дюймовых) пластин, которые являются стандартом для современных заводов.
Переход отрасли на новый материал займет десятилетия и триллионы долларов, при этом возникнут серьезные проблемы с производительностью, стоимостью и надежностью. Кремний останется рабочей лошадкой цифрового мира в обозримом будущем.
Стратегический рывок, а не нокаутирующий удар
Истинное значение этого прорыва заключается не в том, что он делает кремний устаревшим, а в том, что он предоставляет Китаю мощный, защищенный от санкций путь к разработке технологий следующего поколения для ключевых стратегических секторов, где производительность имеет первостепенное значение, а стоимость – второстепенное:
- Военная и аэрокосмическая промышленность: Это самая непосредственная и критическая область воздействия. Для таких приложений, как современные радары, системы радиоэлектронной борьбы и спутниковой связи, чипы на основе InSe могут обеспечить решающее преимущество в производительности. Развивая суверенный потенциал в области материалов, выходящих за рамки кремния, Китай сможет создавать специализированное военное оборудование высокого класса, которое не будет зависеть от технологий США.
- AI, облачные и высокопроизводительные вычисления: Наиболее серьезная коммерческая угроза – это доминирование таких компаний, как Nvidia. Ускоритель ИИ, созданный на базе InSe, может предложить более высокую производительность на ватт, что является критически важным показателем для энергоемких центров обработки данных, в которых будет происходить революция в области облачных вычислений и ИИ. ИИ-ускоритель InSe-native позволит китайским компаниям создавать мощные, эффективные и полностью отечественные ИИ-суперкомпьютеры, что является ключевым национальным приоритетом.
- Потребительская электроника и медицинские приборы: В долгосрочной перспективе уникальные свойства InSe открывают новые категории продуктов. Его превосходная гибкость делает его подходящим для складных дисплеев и носимой электроники, а чувствительность и низкое энергопотребление делают его идеальным для передовых медицинских датчиков и устройств Интернета вещей (IoT). Гибкость, чувствительность и низкое энергопотребление InSes создают рынок, на котором Китай может обогнать существующие технологии и создать новый рубеж инноваций.
- Влияние на существующие компании по производству микросхем: Действующие компании еще не устарели, но они уже начеку. TSMC и Intel должны ускорить разработку двумерных материалов, чтобы не оказаться в проигрыше. Производители оборудования, такие как ASML, все еще найдут рынок сбыта, поскольку будущим InSe-заводам понадобятся их инструменты для литографии. По-настоящему проигравшими окажутся санкции, призванные загнать Китай в ловушку кремниевой парадигмы, которую он теперь имеет надежный способ обойти.
Заключение
Драматическое утверждение о том, что Китай убил кремниевую пластину, является диким преувеличением. Однако за гиперболой скрывается важная правда: произошел значительный научный прорыв, и его геополитические последствия очень глубоки.
Китай не закончил войну за чипы, но он успешно открыл новый фронт – борьбу не с геополитикой и цепочками поставок, а с фундаментальной наукой о материалах. Это достижение – четкий сигнал о том, что стратегия, основанная исключительно на ограничении доступа противника к существующим технологиям, обречена на провал.
Будущее вычислительной техники будет определяться не только тем, кто сможет вытравить мельчайшие линии на кремнии, но и тем, кто сумеет овладеть атомными тонкостями материалов, которые придут ему на смену.