Keď Gordon Moore v roku 1965 formuloval svoje pozorovanie pre časopis Electronics, netušil, že sa z neho stane jeden z najvplyvnejších princípov technologického priemyslu. Pôvodne predpokladal, že počet komponentov na integrovanom obvode sa bude približne každý rok zdvojnásobovať. O desať rokov neskôr svoju prognózu upravil na približne dva roky. Z pozorovania sa postupne stal „Moorov zákon“ – nie fyzikálny zákon v pravom zmysle slova, ale pozoruhodne presná technologická a ekonomická trajektória polovodičového priemyslu, ktorú sa priemysel roky snažil napĺňať skôr ako naopak.
Desaťročia sa zdalo, že cesta vpred je jednoduchá: vyrobiť tranzistory menšie, natlačiť ich na rovnakú plochu viac a zopakovať to znova. Dnes už jednoduché zmenšovanie nestačí – a práve roky 2025 a 2026 ukazujú, ako draho stojí udržať tempo, ktoré Moore kedysi opísal takmer mimochodom.
1. Intel 4004: keď mal procesor 2 300 tranzistorov
Príbeh moderného mikroprocesora sa symbolicky začína v roku 1971, keď Intel predstavil Intel 4004 – prvý komerčne dostupný mikroprocesor. Tento 4-bitový čip obsahoval približne 2 300 tranzistorov, vyrábal sa 10-mikrónovou technológiou a jeho taktovacia frekvencia bola 108 kHz.
Rozdiel medzi ním a dnešnými čipmi s miliardami tranzistorov nespočíva iba v počte tranzistorov – zmenil sa celý spôsob výroby. Prvé generácie čipov boli prevažne dvojrozmerné: tranzistor vznikal v ploche kremíka a jeho zmenšovanie bolo priamou cestou k vyššej hustote. Lenže svetlo, ktorým sa obraz tranzistorov na kremík prenáša, má svoje fyzikálne limity. A práve pri hľadaní spôsobov, ako tieto limity obchádzať, sa začína najzaujímavejšia kapitola posledného polstoročia mikroelektroniky.
2. Ako priemysel desaťročia posúval hranice
Litografia je v princípe jednoduchá predstava: na kremíkovú doštičku treba preniesť extrémne presný obraz budúceho čipu. V praxi ide o jednu z najnáročnejších výrobných operácií, aké ľudstvo zvládlo.
Jednou z ciest bolo postupné skracovanie vlnovej dĺžky použitého svetla – pri hlbokej ultrafialovej (DUV) litografii sa presadil argón-fluoridový excimerový laser s vlnovou dĺžkou 193 nanometrov. Neskôr prišla imerzná litografia, pri ktorej sa medzi projekčnú optiku a kremíkovú doštičku (wafer) vloží vrstva vody; vyšší index lomu vody zvýšil numerickú apertúru systému (teda schopnosť optiky zachytiť širší kužeľ svetla a preniesť tak jemnejšie detaily obrazu na čip) a zlepšil rozlíšenie.
Keď už samotné svetlo nedokázalo vytvoriť požadovaný obraz v jedinom kroku, prišiel multi-patterning – niektoré vrstvy sa vytvárali vo viacerých expozíciách namiesto jednej. Bolo to, akoby pri kreslení čoraz jemnejšej čiary už nestačila jedna ceruzka a obraz bolo treba rozdeliť na viac samostatných kresieb, ktoré sa následne presne poskladali. Trik fungoval, no zvyšoval počet výrobných krokov, predlžoval výrobný čas a zvyšoval riziko chýb. Priemysel potreboval ďalší skok.
Poznámka: Multi-patterning (viacnásobné exponovanie/vzorkovanie) sa masovo aplikovalo a stalo štandardom v polovodičovom priemysle pri prechode na 20-nanometrový uzol (okolo roku 2012 – 2014), keď optická litografia s vlnovou dĺžkou 193 nm už nedokázala fyzicky vykresliť tak jemné detaily v jedinej expozícii. Neskôr sa naplno využívalo (vo forme dvojitej, trojitej či štvoritej expozície ako SADP/SAQP) pri 14 nm, 10 nm a 7 nm uzloch, kým nástup EUV litografie túto nutnosť pri najjemnejších vrstvách opäť zjednodušil.
Pre výrobcov je pritom výrobný čas (cycle time) jedným z najkritickejších parametrov – každý ďalší expozičný krok predlžuje výrobu, zvyšuje náklady a riziko chýb. Multi-patterning bol preto skôr nákladným kompromisom, ktorému sa pri najpokročilejších vrstvách priemysel snažil vyhnúť, len čo to umožnila nová generácia litografie.
3. Keď sa tranzistor postavil do priestoru
Pri zmenšovaní tranzistorov začali byť čoraz významnejšie elektrické javy, ktoré boli pri väčších rozmeroch zanedbateľné. Jedným z najväčších problémov sa stalo kvantové tunelovanie – elektróny začali „preliezať“ cez izolačné vrstvy a bránku aj vtedy, keď mal byť tranzistor vypnutý. To viedlo k rastúcemu unikajúcemu prúdu (leakage), vyššej spotrebe a horšej kontrole nad kanálom.
Jedným z riešení bol FinFET: namiesto klasického plochého tranzistora sa vodivý kanál vytvoril v podobe vystupujúcej „plutvy“ (finu), ktorú bránka obopínala z viacerých strán. Tranzistor tak získal lepšiu kontrolu nad tokom elektrónov bez toho, aby výrobcovia museli zostať striktne v dvojrozmernej rovine.
Intel v roku 2011 predstavil 22-nanometrový proces s FinFET tranzistormi – a dôležité je, že sa vyrábali ešte stále DUV imerznou litografiou s multi-patterningom z predchádzajúcej kapitoly, nie EUV. EUV do výroby vstúpi až o niekoľko rokov neskôr, ako ukazuje nasledujúca kapitola; FinFET tak dlho fungoval na tej istej „starej“ svetelnej technológii, len s novou, priestorovou geometriou tranzistora.
To bol dôležitý moment – ďalší pokrok už nebol iba o kreslení menších čiar, ale o zmene samotnej geometrie tranzistora. Tento trend dnes pokračuje v technológii Gate-All-Around (GAA), pri ktorej bránka obopína kanál zo všetkých strán. Ako uvádza TSMC na svojich technologických stránkach, jej 2-nanometrová technológia N2 – prvá s GAA tranzistormi v tvare nanosheetov – vstúpila do veľkoobjemovej výroby v štvrtom štvrťroku 2025, presne podľa pôvodne ohláseného plánu; N2 už kombinuje GAA architektúru s EUV litografiou.
4. EUV: svetlo, ktoré sa vyrába z kvapiek cínu
Ak chceme vytvárať menšie štruktúry, jednou z najprirodzenejších ciest je použiť kratšiu vlnovú dĺžku svetla. Tak sa priemysel dostal k EUV – extrémnej ultrafialovej litografii s vlnovou dĺžkou iba 13,5 nanometra, viac než štrnásťkrát kratšou ako pri 193-nanometrovej DUV litografii.
Kratšia vlnová dĺžka však priniesla nový problém: EUV žiarenie pohlcuje takmer všetko. Bežné šošovky sa preto nedajú použiť – svetlo sa musí viesť vo vákuu a namiesto klasickej refrakčnej optiky sa používajú viacvrstvové zrkadlá.
Samotný zdroj svetla vzniká pozoruhodným spôsobom. Podľa technickej dokumentácie ASML sa do vákuovej komory vstrekujú mikroskopické kvapky roztaveného cínu s priemerom okolo 25 mikrometrov, ktoré letia rýchlosťou približne 70 metrov za sekundu. Každú kvapku najprv zasiahne slabší laserový impulz, ktorý ju „splošťí“ do tvaru placky, a následne silnejší impulz, ktorý ju odparí a vytvorí plazmu vyžarujúcu EUV žiarenie. V súčasných výrobných systémoch sa tento proces opakuje až 50 000-krát za sekundu.
EUV sa navyše nestalo priemyselnou technológiou zo dňa na deň. Vývoj trval desaťročia: prvé prototypy sa k zákazníkom dostali už v roku 2006, no prvé výrobne pripravené EUV systémy si výrobcovia začali objednávať až okolo roku 2016. Dnes je EUV kľúčovou technológiou výroby najpokročilejších čipov a ASML zostáva jediným výrobcom kompletných EUV litografických systémov pre tento segment trhu. Ani to však neznamená, že sa všetky vrstvy čipu vyrábajú EUV technológiou – moderné továrne kombinujú EUV s DUV litografiou a ďalšími výrobnými procesmi.
A práve tu prichádza vývoj, ktorý dáva otázke „prečo práve teraz“ najkonkrétnejší obsah. Vo februári 2026 ASML podľa viacerých technologických médií oznámilo prototyp výkonnejšieho zdroja: namiesto 50-tisíc kvapiek za sekundu ich má byť 100-tisíc kvapiek za sekundu. Cieľom je zdroj s výkonom 1000 wattov, ktorý by mal byť pripravený na komerčné nasadenie okolo roku 2030. Ide o ambíciu, nie o hotový produkt – prvé testy nového zdroja prebehli vo výskumnom zariadení v San Diegu a do sériovej výroby má technológia ešte ďaleko.
Otázka teda znie: čo urobíme, keď ani 13,5 nanometra nebude stačiť?
5. High-NA EUV: nástupca, ktorý už prichádza – no pomalšie, než sa pôvodne hovorilo
Odpoveďou na najbližšie roky je High-NA EUV – ďalšia generácia EUV systémov, ktorá zvyšuje numerickú apertúru projekčnej optiky z hodnoty 0,33 na 0,55. Platforma ASML s označením TWINSCAN EXE dosahuje podľa výrobcu rozlíšenie 8 nanometrov a v porovnaní so staršími systémami NXE umožňuje jednou expozíciou tlačiť približne 1,7-krát menšie prvky, čo teoreticky znamená až 2,9-násobnú hustotu tranzistorov.
Prvý vývojový High-NA systém (EXE:5000) dostal Intel už v decembri 2023. Komerčne nasaditeľný nástupca EXE:5200B potom v priebehu roka 2025 postupne inštalovali viacerí zákazníci – Intel ako prvý prešiel akceptačným testovaním koncom roka 2025, SK Hynix nainštaloval jednotku vo svojej DRAM fabrike v septembri 2025, Samsung dostal svoj prvý stroj koncom roka 2025 a výskumné centrum imec (Belgicko) svoj v marci 2026.
Tu treba byť opatrný pri formulácii „ASML udržalo harmonogram“. Spoločnosť na svojich webových stránkach dlhodobo uvádzala, že platforma EXE bude podporovať veľkoobjemovú výrobu v rokoch 2025 – 2026. Tento cieľ sa napokon začal napĺňať: prvé systémy dorazili k zákazníkom a v júli 2026 ASML oznámilo, že Intel už vyrába high-volume logic produkty s využitím High-NA EUV. Neznamená to však, že technológia je už plošne zavedená do veľkoobjemovej výroby. Ide o prvé produkčné nasadenie na vybraných vrstvách a širšie využitie High-NA v ďalších generáciách čipov bude ešte závisieť od postupnej kvalifikácie a stabilizácie technológie u zákazníkov. Inými slovami: harmonogram prvého nasadenia sa podarilo naplniť, no cesta k širokému priemyselnému využitiu High-NA ešte pokračuje.
6. „2 nanometre“ neznamenajú tranzistor široký dva nanometre
Tu sa oplatí zastaviť pri jednom často opakovanom nedorozumení. Keď výrobcovia hovoria o 2 nm alebo budúcich menších procesoch, nejde o jeden konkrétny fyzický rozmer tranzistora – označenie výrobného uzla je dnes predovšetkým pomenovaním technologickej generácie. Historicky mali tieto čísla väzbu na reálne rozmery súčiastok, no dnešné označenia už nemožno čítať ako jednoduchú dĺžku tranzistora. Napriek tomu nie sú bez významu: nové generácie procesu prinášajú zmeny v hustote tranzistorov, spotrebe, výkone a fyzickej architektúre.
TSMC svoju 2-nanometrovú technológiu N2 uviedla do veľkoobjemovej výroby presne vo štvrtom štvrťroku 2025, ako spoločnosť dlhodobo avizovala. Podľa vyjadrení generálneho riaditeľa TSMC C. C. Weia je na druhú polovicu roka 2026 naplánovaná veľkoobjemová výroba dvoch nadväzujúcich variantov: výkonnostne vylepšeného N2P a technológie A16, ktorá ako prvá kombinuje nanosheet tranzistory s takzvaným Super Power Rail – privádzaním napájania zo zadnej strany čipu (backside power delivery).
7. Čo môže prísť po EUV?
Tu sa príbeh stáva špekulatívnejším. EUV zatiaľ nemá jasného nástupcu pripraveného nahradiť ho vo fabrikách, existujú však technológie, ktoré sa snažia prekonať niektoré jeho limity.
Jednou z nich je voľnoelektrónový laser (Free-Electron Laser, FEL) od americkej spoločnosti xLight. Nejde o akademickú myšlienku bez väzby na realitu: 2. júna 2026 americké Ministerstvo obchodu spolu s NIST oficiálne finalizovalo grant vo výške 150 miliónov dolárov na stavbu a demonštráciu prototypu FEL v komplexe Albany Nanotech v štáte New York. Podľa vyjadrení firmy aj NIST nejde o náhradu jednotlivého EUV zdroja v jednom stroji – koncept počíta s jedným centrálnym FEL zariadením mimo fabriky, ktoré by prostredníctvom optických vedení mohlo súčasne zásobovať svetlom až 16 litografických skenerov naraz. Cieľom je vyššia výkonová účinnosť a odstránenie úzkeho hrdla, ktorým je dnes výkon jednotlivých zdrojov v strojoch ASML.
Dôležitá je aj časová os: podľa NIST má xLight svoj prototyp nasadiť v Albany až v roku 2028, a to zatiaľ na testovanie technológie na existujúcich EUV strojoch, nie na sériovú výrobu čipov. Ide teda o výskumný krok, nie o technológiu, ktorá by v najbližších rokoch nahradila súčasné zdroje ASML.
Podobne sa skúmajú takzvané Beyond-EUV koncepty – litografia s ešte kratšími vlnovými dĺžkami. Problém je, že s kratším svetlom neprichádza iba lepšie rozlíšenie, ale aj nové problémy so zdrojom žiarenia, optikou, materiálmi a maskami. Jednoduchá odpoveď v štýle „EUV skončí, príde technológia X“ preto zatiaľ neexistuje.
8. Možno Moorov zákon prežije bez ďalšieho dramatického zmenšovania
Tu sa dostávame k jadru veci. Ak sa tranzistor nedá donekonečna zmenšovať, neznamená to automaticky koniec rastu výpočtového výkonu – dá sa zmeniť samotná architektúra čipu.
Prvým krokom sú už spomínané GAA tranzistory a nanosheety, ktoré TSMC používa vo svojom 2 nm procese. Druhým je backside power delivery – ak sa napájacie vedenia presunú na zadnú stranu kremíka, predná strana získa viac priestoru pre logiku a signálové prepojenia; TSMC túto koncepciu využíva v A16.
Tretím rozmerom je doslova tretí rozmer. Namiesto jediného veľkého kremíkového kusu možno systém rozdeliť na menšie čipy (chiplety), ktoré sa spoja pokročilým púzdrovaním, pričom pamäť možno umiestniť bližšie k výpočtovým jednotkám alebo priamo nad ne.
A mimochodom, táto budúcnosť sa týka aj Slovenska: presne na technológie pokročilého púzdrovania čipov sa orientuje novozaložené Slovenské čipové kompetenčné centrum na FEI STU v Bratislave (súčasť siete v rámci iniciatívy Chips for Europe, spolu so SAV a CVTI SR).
Tým sa mení samotná predstava Moorovho zákona. Pôvodná otázka znela: koľko tranzistorov dokážeme dostať na jednu plochu? Otázka, ktorú si priemysel kladie čoraz častejšie, znie inak: koľko výpočtovej kapacity dokážeme dostať do jedného objemu?
9. Koniec jednoduchého „zmenšime všetko“
Moorov zákon sa teda zatiaľ nekončí – mení sa však spôsob, akým ho priemysel napĺňa, a mení sa aj to, čo pod slovným spojením „udržať harmonogram“ v skutočnosti rozumieme.
Fakty z posledného pol roka to ukazujú konkrétne. High-NA EUV stroje dorazili k zákazníkom v avizovanom čase, prvé čipy sa na nich vyrábajú – no plná veľkoobjemová produkcia sa podľa vyjadrení šéfa ASML posúva o rok až dva neskôr, než firma pôvodne naznačovala. TSMC svoj 2-nanometrový uzol spustila presne podľa plánu. Alternatívny zdroj EUV žiarenia od xLight získal reálne štátne financovanie, jeho nasadenie v produkcii je však plánované až na rok 2028 alebo neskôr. A samotné ASML tesne pred vyčerpaním možností klasického zdroja predstavuje ambiciózne, no zatiaľ neoverené plány na jeho zdvojnásobenie do roku 2030.
Obraz „ASML porazilo fyziku“ je teda len časťou pravdy. Presnejšie by bolo povedať, že priemysel drží krok tak, že priebežne prerozdeľuje záťaž medzi viacero frontov naraz – optiku, zdroj žiarenia, architektúru tranzistora, spôsob napájania a spôsob skladania čipov v priestore – a že sa mu doteraz vždy podarilo nájsť aspoň jednu frontu, na ktorej postúpil skôr, než tá predchádzajúca definitívne narazila na stenu. Niektoré termíny sa pritom posúvajú, iné sa dodržia presne. Aj samotný vývoj EUV ukázal, že cesta od fyzikálneho nápadu k technológii schopnej vyrábať miliardy tranzistorov denne môže trvať desaťročia.
Moorov zákon preto dnes už nie je príbehom o tom, ako každé dva roky jednoducho vyrobíme dvakrát menší tranzistor. Je skôr príbehom o tom, koľkokrát a akými rôznymi spôsobmi dokáže priemysel nájsť obchádzku okolo hranice, ktorá sa ešte včera zdala neprekročiteľná – a o tom, že aj tie najlepšie plánované harmonogramy sa priebežne prepisujú, bez toho, aby sa celý projekt zastavil.
