The factory still belongs to siliconLa fábrica aún pertenece al silicio
22 slides · 15 min · 2026-07-21language
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HanademiPlatzi
A mobility record is not a factory promise when related devices spread this far.
MoS₂ reached 99% yield on 4-inch films and 95% across about 1,200 arrays.
A 300 mm flow brought both 2D transistor polarities to a 50 nm pitch.
Un récord de movilidad no promete una fábrica cuando dispositivos relacionados se dispersan así.
El MoS₂ alcanzó 99% de rendimiento en películas de 4 pulgadas y 95% en unas 1.200 matrices.
Un flujo de 300 mm llevó ambas polaridades de transistor 2D a un paso de 50 nm.
Start with the uncomfortable part of the record. Eight nominally related MoS₂ devices do not cluster around one clean number. They range from 19.6 to 62.7 cm²/(V s), so the factory question begins with variation, not the peak.
Empecemos por la parte incómoda del récord. Ocho dispositivos de MoS₂ nominalmente relacionados no se agrupan alrededor de una cifra limpia. Van de 19,6 a 62,7 cm²/(V s), así que la pregunta fabril empieza con la variación, no con el máximo.
This is the stronger side of the evidence. MoS₂ has produced high-yield populations, not just one impressive device. The 4-inch study paired 99% yield with 30 cm²/(V s) room-temperature mobility, while the 2-inch process reached 95% across about 1,200 arrays.
Este es el lado más fuerte de la evidencia. El MoS₂ produjo poblaciones de alto rendimiento, no solo un dispositivo impresionante. El estudio de 4 pulgadas combinó 99% de rendimiento con 30 cm²/(V s) de movilidad a temperatura ambiente, mientras el proceso de 2 pulgadas alcanzó 95% en unas 1.200 matrices.
Speed is only half the production question. The solution-processed MoS₂ switch reached 76 ns, but endurance was only above 2,000 cycles. The result is a sharp reminder that a fast device can still be an unfinished product.
La velocidad es solo la mitad de la pregunta productiva. El interruptor de MoS₂ procesado en solución alcanzó 76 ns, pero su resistencia apenas superó 2.000 ciclos. El resultado recuerda que un dispositivo rápido aún puede ser un producto sin terminar.
Factory progress often looks less glamorous than a mobility record. A 100 mm gallium-oxide wafer held thickness within 5% and donor concentration within 7%. That is process control, not a champion-device headline.
El progreso fabril suele parecer menos glamuroso que un récord de movilidad. Una oblea de óxido de galio de 100 mm mantuvo el espesor dentro de 5% y los donantes dentro de 7%. Eso es control del proceso, no un titular sobre un dispositivo máximo.
Defect control is often the quiet work that makes a material usable. In 200 mm GaN stacks, epitaxial lateral overgrowth buffers reduced threading-dislocation density by about 5 times across multiple inspection methods. That is the kind of progress a factory can build on.
El control de defectos suele ser el trabajo silencioso que vuelve utilizable un material. En estructuras GaN de 200 mm, los búferes de crecimiento lateral epitaxial redujeron unas 5 veces la densidad de dislocaciones según varios métodos de inspección. Ese es el tipo de progreso sobre el que una fábrica puede construir.
The incumbent is not magically uniform either. Across 16 silicon plants using broadly similar equipment and processes, important productivity measures still varied by factors of 3 to 5. Factory execution can create large gaps even before a new material enters the line.
El incumbente tampoco es mágicamente uniforme. Entre 16 fábricas de silicio con equipos y procesos ampliamente similares, medidas importantes de productividad aún variaron entre 3 y 5 veces. La ejecución fabril puede crear grandes brechas incluso antes de que un material nuevo entre en la línea.
The factory question is about controlled execution, not only a record device.
La cuestión fabril es la ejecución controlada, no solo un dispositivo récord.
The integration milestone is concrete. Imec, ASML and TSMC demonstrated both 2D nFETs and pFETs at a 50 nm pitch in a scalable, back-end-compatible 300 mm flow. That puts the work inside a manufacturing conversation, even before qualification is proven.
El hito de integración es concreto. Imec, ASML y TSMC demostraron nFET y pFET 2D con un paso de 50 nm en un flujo escalable y compatible con la etapa posterior de 300 mm. Eso coloca el trabajo dentro de una conversación fabril, aunque aún no se haya probado la calificación.
The secondary report gives the demonstration a useful factory metric. It says 94% of integrated transistors switched as intended. That is encouraging, but it is not the same as a disclosed wafer map, repeat-lot yield, or customer qualification.
El informe secundario aporta una métrica fabril útil a la demostración. Indica que 94% de los transistores integrados conmutaron correctamente. Es alentador, pero no equivale a un mapa de oblea, rendimiento entre lotes ni calificación del cliente divulgados.
This is what the 300 mm claim looks like at device level. The integration is tangible and back-end compatible. But a visible transistor cross-section cannot answer the harder questions about repeated lots, stable yield, or customer qualification.
Así se ve la afirmación de 300 mm a nivel de dispositivo. La integración es tangible y compatible con la etapa posterior. Pero una sección transversal visible no responde las preguntas difíciles sobre lotes repetidos, rendimiento estable o calificación del cliente.
This is the trap in the wafer-size headline. A 300 mm standard silicon-photonics offer is not the same as planned GaN samples. One SiC wafer, a pilot research flow, and a 2D transistor demonstration are different readiness stages too. The diameter matters, but qualification status matters more.
Esta es la trampa del titular sobre el tamaño de la oblea. Una oferta estándar de fotónica de silicio en 300 mm no equivale a muestras GaN previstas. Una oblea de SiC, un flujo piloto de investigación y una demostración de transistores 2D también son etapas distintas. El diámetro importa, pero el estado de calificación importa más.
Wolfspeed's announcement is an important manufacturing milestone. It proves that a 300 mm single-crystal SiC wafer can be produced. It does not disclose repeat-lot yield, device qualification, customer approval, or volume production.
El anuncio de Wolfspeed es un hito fabril importante. Prueba que se puede producir una oblea monocristalina de SiC de 300 mm. No divulga rendimiento entre lotes, calificación de dispositivos, aprobación de clientes ni producción de volumen.
The 26.40% figure is the kind of number that wins attention. The factory-relevant part is different: an inline optical metric reduced device scatter and transferred to slot-die-coated mini-modules. The record and the process-control evidence should not be confused.
La cifra de 26,40% es el tipo de número que atrae atención. La parte relevante para la fábrica es distinta: una métrica óptica en línea redujo la dispersión y se trasladó a minimódulos recubiertos por ranura. El récord y la evidencia de control del proceso no deben confundirse.
The counterevidence is real. Carbon nanotubes produced a 14,000-transistor RISC-V processor. WSe₂ produced wafer-scale CMOS arrays, and MoTe₂ demonstrated monolithic CMOS on a 4-inch platform. These achievements prove that alternatives can work as circuits, not that they can compete as factories.
La contraevidencia es real. Los nanotubos de carbono produjeron un procesador RISC-V de 14.000 transistores. WSe₂ produjo matrices CMOS a escala de oblea y MoTe₂ demostró CMOS monolítico en una plataforma de 4 pulgadas. Estos logros prueban que las alternativas pueden funcionar como circuitos, no que puedan competir como fábricas.
This is why integration may beat replacement. A new layer has to respect the devices already underneath it. Sequential 3D processing must stay below 525 °C, turning thermal compatibility into a hard entry condition for post-silicon materials.
Por eso la integración puede ganar al reemplazo. Una capa nueva debe respetar los dispositivos que ya están debajo. El procesamiento 3D secuencial debe mantenerse bajo 525 °C, convirtiendo la compatibilidad térmica en una condición de entrada para los materiales postsilicio.
The layer strategy depends on controlling interfaces rather than replacing the silicon stack.
La estrategia de capas depende de controlar las interfaces, no de reemplazar la estructura de silicio.
The horizon matters. Imec's roadmap carries silicon CMOS through silicon CFET in 2033 and places a possible 2D transition in 2041. That does not rule out alternatives. It says their most credible path before 2036 is to enter the silicon stack, not replace it wholesale.
El horizonte importa. La hoja de ruta de imec lleva el CMOS de silicio hasta los CFET de silicio en 2033 y sitúa una posible transición 2D en 2041. Eso no descarta las alternativas. Dice que su ruta más creíble antes de 2036 es entrar en la pila de silicio, no reemplazarla por completo.
Not every alternative needs to replace silicon logic to matter. Tower released a standard 300 mm silicon-photonics process while keeping its existing 200 mm platform in high-volume production. That is what an added function inside the silicon manufacturing system looks like.
No toda alternativa debe reemplazar la lógica de silicio para ser importante. Tower lanzó un proceso estándar de fotónica de silicio en 300 mm mientras mantenía su plataforma existente de 200 mm en producción de alto volumen. Así se ve una función añadida dentro del sistema fabril de silicio.
Alternatives are not chasing a frozen incumbent. TSMC's 300 mm-equivalent shipments rose from 12.0 million in 2023 to 15.0 million in 2025. Separately, TSMC disclosed a 2026 capital budget of US$52 billion to US$56 billion. The company also reported high-volume N2 production, showing that the silicon platform is still investing and improving.
Las alternativas no persiguen a un incumbente inmóvil. Los envíos equivalentes a 300 mm de TSMC subieron de 12,0 millones en 2023 a 15,0 millones en 2025. Por separado, TSMC divulgó un presupuesto de capital para 2026 de US$52.000 millones a US$56.000 millones. La empresa también informó producción de alto volumen de N2, mostrando que la plataforma de silicio aún invierte y mejora.
The incumbent's advantage is not only size. TSMC reported that its silicon N2 process entered high-volume manufacturing in late 2025 with good yield. A new material has to clear its own qualification hurdles while silicon keeps converting process advances into revenue.
La ventaja del incumbente no es solo su tamaño. TSMC informó que su proceso N2 de silicio entró en fabricación de alto volumen a finales de 2025 con buen rendimiento. Un material nuevo debe superar sus propias barreras de calificación mientras el silicio convierte los avances del proceso en ingresos.
The replacement hurdle is financial as well as technical. TSMC planned between US$52 billion and US$56 billion in 2026 capital spending. That is the funding scale supporting the established silicon manufacturing system.
La barrera del reemplazo es financiera además de técnica. TSMC planeó entre US$52.000 millones y US$56.000 millones de inversión de capital para 2026. Esa es la escala de financiación que sostiene el sistema establecido de fabricación de silicio.
A mobility record is not a factory promise when related devices spread this far. MoS₂ reached 99% yield on 4-inch films and 95% across about 1,200 arrays.
Key findings
The label 300 mm spans incompatible milestones: a single wafer, planned samples, a pilot flow, a transistor demonstration and a standard foundry offering. Wolfspeed
Post-silicon entrants face a moving incumbent: TSMC expanded shipments, budgeted up to US$56 billion and already ramped qualified N2 production. TSMC
Complete beyond-silicon circuits are real, but their demonstrated scale still ranges from four-inch wafers to 14,000-transistor research processors, not qualified 300 mm production. Nature
Four-inch monolayer MoS₂ films combined 30 cm²/(V s) room-temperature mobility with 99% device yield in wafer-scale transistor fabrication. Nature
A two-inch MoS₂ process integrated about 1,200 transistor arrays with 95% yield, showing that high uniformity can support sizable device populations. ACS Applied Materials & Interfaces
Eight nominally related MoS₂ devices showed mobility from 19.6 to 62.7 cm²/(V s), exposing substantial device-to-device spread behind a headline result. Royal Society of Chemistry
Imec, ASML and TSMC demonstrated 2D nFETs and pFETs at 50 nm pitch in a scalable, back-end-compatible 300 mm flow. imec
A report on the same 300 mm 2D flow said 94% of integrated transistors switched as intended, still short of disclosed product qualification. LavX News
A 300 mm imec pilot flow evaluates 2D FET yield, variability, reliability and stability, explicitly treating the wafer as a research vehicle. Discover Electronics
Solution-processed MoS₂ switches achieved 76 ns switching and 1.57 nJ energy, but endurance was only above 2,000 cycles. Nature Communications
On 200 mm GaN stacks, epitaxial lateral overgrowth buffers reduced threading-dislocation density by about five times across multiple inspection methods. Journal of Physics D: Applied Physics
A 100 mm gallium-oxide wafer achieved 5% thickness tolerance and 7% donor-concentration tolerance after changing the substrate miscut angle. Japanese Journal of Applied Physics
The argument
MoS₂ switches in 76 ns, but endurance barely clears 2,000 cycles.
A 100 mm Ga₂O₃ wafer held thickness within 5% and donor concentration within 7%.
A 200 mm GaN stack cut threading-dislocation density about 5 times.
Across 16 similar silicon plants, productivity still varied 3 to 5 times.
The factory question is about controlled execution, not only a record device.
A 300 mm flow brought both 2D transistor polarities to a 50 nm pitch.
This research is published in English and Spanish. Ver en español
La investigación detrás de esta presentación
Un récord de movilidad no promete una fábrica cuando dispositivos relacionados se dispersan así. El MoS₂ alcanzó 99% de rendimiento en películas de 4 pulgadas y 95% en unas 1.200 matrices.
Hallazgos clave
La etiqueta 300 mm abarca hitos incompatibles: una oblea, muestras previstas, flujo piloto, demostración de transistores y oferta estándar de fundición. Wolfspeed
Los aspirantes postsilicio enfrentan un incumbente en movimiento: TSMC aumentó envíos, presupuestó hasta US$56.000 millones y ya expandía N2 calificado. TSMC
Los circuitos completos sin silicio existen, pero su escala demostrada va de obleas de cuatro pulgadas a procesadores experimentales de 14.000 transistores, no producción calificada. Nature
Películas monocapa de MoS₂ de cuatro pulgadas combinaron movilidad de 30 cm²/(V s) a temperatura ambiente con 99% de rendimiento de dispositivos. Nature
Un proceso de MoS₂ de dos pulgadas integró unas 1.200 matrices de transistores con 95% de rendimiento, mostrando uniformidad en poblaciones considerables. ACS Applied Materials & Interfaces
Ocho dispositivos de MoS₂ nominalmente relacionados mostraron movilidades de 19,6 a 62,7 cm²/(V s), revelando una dispersión considerable entre dispositivos. Royal Society of Chemistry
Imec, ASML y TSMC demostraron nFET y pFET 2D con paso de 50 nm en un flujo escalable de 300 mm compatible con la etapa posterior. imec
Un informe sobre el mismo flujo 2D de 300 mm indicó que 94% de los transistores integrados conmutaron correctamente, aún sin calificación de producto divulgada. LavX News
Un flujo piloto de imec en 300 mm evalúa rendimiento, variabilidad, fiabilidad y estabilidad de FET 2D, tratando explícitamente la oblea como vehículo de investigación. Discover Electronics
Interruptores de MoS₂ procesados en solución lograron conmutación de 76 ns y energía de 1,57 nJ, pero la resistencia apenas superó 2.000 ciclos. Nature Communications
En estructuras GaN de 200 mm, los búferes de crecimiento lateral epitaxial redujeron unas cinco veces la densidad de dislocaciones, según varios métodos de inspección. Journal of Physics D: Applied Physics
Una oblea de óxido de galio de 100 mm logró tolerancias de 5% en espesor y 7% en concentración de donantes tras cambiar el ángulo del sustrato. Japanese Journal of Applied Physics
El argumento
El MoS₂ conmuta en 76 ns, pero su resistencia apenas supera 2.000 ciclos.
Una oblea de Ga₂O₃ de 100 mm mantuvo el espesor dentro de 5% y los donantes dentro de 7%.
Una estructura GaN de 200 mm redujo unas 5 veces la densidad de dislocaciones.
Entre 16 fábricas de silicio similares, la productividad aún varió de 3 a 5 veces.
La cuestión fabril es la ejecución controlada, no solo un dispositivo récord.
Un flujo de 300 mm llevó ambas polaridades de transistor 2D a un paso de 50 nm.
Esta investigación se publica en inglés y español. Read in English
