- EUV литографиясы кадимки DUV менен мүмкүн болбогон наномасштабдуу үлгүлөрдү басып чыгаруу үчүн 13,5 нм жарык жана чагылдыруучу вакуумдук оптиканы колдонот.
- ASML EUV аппараттарында натыйжалуу монополияны сактап, жарык булактары үчүн Cymer жана жогорку тактыктагы оптика үчүн ZEISS сыяктуу негизги өнөктөштөргө таянат.
- EUV жана High-NA жабдуулары 7, 5, 3 жана 2 нмге чейинки түйүндөрдү иштетүүгө мүмкүндүк берет, 5G, жасалма интеллект, маалымат борборлорун жана өнүккөн тиркемелерди аз энергия сарптоо менен кубаттайт.
- Кымбатчылык, техникалык татаалдык жана геосаясий чыңалуулар EUVге жетүүнү Азиядагы жана Америка Кошмо Штаттарындагы бир нече куюучу заводдор менен чектеп, бүтүндөй жарым өткөргүчтөр рыногун шарттап жатат.
Чиптердин, эң күчтүү уюлдук телефондордун же жасалма интеллекттин келечеги жөнүндө сөз болгондо, ар дайым бир термин эске түшөт: экстремалдык ультрафиолет фотолитографиясы, ошондой эле EUV литографиясы деп аталатБул технология дүйнөдөгү эң алдыңкы жарым өткөргүчтөрдүн өнүгүшүнүн тоскоолдук жана кыймылдаткыч күчү болуп калды.
Бул концепция абдан техникалык угулганы менен, EUV литографиясы деген эмне экенин, ал кантип иштээрин, аны ким көзөмөлдөй турганын жана анын геосаясатка жана дүйнөлүк экономикага кандай таасир этерин түшүнүү эмне үчүн чиптердин жетишсиздигин, эмне үчүн кээ бир өлкөлөр бул машиналар үчүн күрөшүп жатканын жана компаниялар эмне үчүн... ASML, TSMC, Samsung же Intel Алар глобалдык масштабда стратегиялык мааниге ээ болуп калышты.
Экстремалдык ультрафиолет (EUV) фотолитографиясы деген эмне?
Жарым өткөргүчтөр тармагында EUV литографиясы төмөнкүлөрдү билдирет өтө күчтүү ультрафиолет нурларын колдонгон фотолитография ыкмасы 13,5 нанометр толкун узундугу менен, башкача айтканда, электромагниттик спектрдин ичиндеги жумшак рентген нурлары деп аталган аймакта. Бул толкун узундугу көрүнгөн жарыктын (400-700 нм) жана ошондой эле адатта 248 нм (KrF) же 193 нм (ArF) толкун узундугунда иштеген терең ультрафиолет (DUV) литографиясынын толкун узундугунан алда канча кыска.
Бул өтө кыска толкун узундугун колдонуу мүмкүндүк берет алда канча кичинекей жана тыгызыраак үлгүлөрдү аныктаңыз кремний пластиналарында, бул миллиарддаган транзисторлорду бир чипке интеграциялоо мүмкүнчүлүгүн билдирет. Литографиялык түйүндөрдүн ар бир жаңы мууну (7 нм, 5 нм, 3 нм, 2 нм, 1,8 нм…) тезирээк чиптер менен келет, чоңураак кубаттуулукка жана энергия керектөөнү бир кыйла төмөндөтөт.
Фотолитография, DUV же EUV менен болобу, негизинен төмөнкүлөрдөн турат фоторезист менен капталган пластинага геометриялык оймо-чийме түшүрүүБул фотополимер маска (же фотомаска) аркылуу тандалма жарыктандырылганда өзгөртүлөт, натыйжада ачык жерлер эрүүчү же эрибей турган болуп калат, бул микроскопиялык түзүлүштөрдүн субстратка чегилишине мүмкүндүк берет. EUV менен физикалык принцип бирдей, бирок системанын техникалык татаалдыгы кескин жогорулайт.
Негизги факт - бул 13,5 нм толкун узундугу он эседен ашык кичине. ArF сканерлеринде колдонулгандан (193 нм) айырмаланып. Мунун аркасында EUV жабдуулары 20 нмден кичине деталдарды басып чыгара алат, бул кадимки литография өтө татаал, жай жана кымбат көп үлгүлүү ыкмалар менен гана жетише алган нерсе.
EUV жарыгы кантип пайда болот жана иштетилет
13,5 нм жарыкты көзөмөлдөнгөн түрдө жана керектүү кубаттуулукта өндүрүү бул технологиянын негизги техникалык кыйынчылыктарынын бириАзыркы системаларда, а жогорку кубаттуулуктагы CO₂ лазер булагы Ал суюк калайдын кичинекей, кыймылдуу тамчысына эки өтө тез импульс жөнөтөт. Биринчи импульс тамчыны деформациялайт; экинчи, күчтүүрөөк импульс аны буулантып, плазманы пайда кылат.
Бул ысык калай плазмасы EUV нурлануусун чыгарат, ал коллектордук күзгү тарабынан кармалып, оптикалык системанын калган бөлүгүнө жөнөтүлөт. Бул бүт процесс таасирдүү ылдамдыкта кайталанат, болжол менен секундасына 50.000 жолуөнөр жай өндүрүшүнүн темпин кармап туруу үчүн жетиштүү интенсивдүү жарык агымын түзүү.
EUV нурлануусу аба тарабынан сиңирилгендиктен, анын булактан пластинага чейинки жолу тешиктин ичинде болушу керек. жогорку сапаттагы вакуумдук камераМындан тышкары, ар кандай чаң бөлүкчөсү же оптикалык компоненттердеги ар кандай минималдуу бир калыпта эместик проекцияланган сүрөттү бузушу мүмкүн, андыктан тазалыкка, механикалык туруктуулукка жана титирөөнү көзөмөлдөөгө болгон талаптар өтө жогору.
Чагылдыруучу оптика, мүмкүн эмес күзгүлөр жана атайын маскалар
Өткөргүч линзаларды жана тунук кварц маскаларын колдонгон DUV литографиясынан айырмаланып, EUV литографиясы төмөнкүлөргө негизделген толугу менен чагылдыруучу оптикаСебеби жөнөкөй: салттуу линзаларда колдонулган айнекти кошо алганда, дээрлик бардык материалдар 13,5 нм жарыкты сиңирип алат.
Линзалардын ордуна, EUV системалары төмөнкүлөрдөн турган системаны колдонушат өтө так көп катмарлуу күзгүлөр Бул күзгүлөр нурду булактан пластинага багыттайт жана фокустайт. Алар атомдук тактык менен чөктүрүлгөн ар кандай материалдардын ондогон кезектешип катмарларынан турат, бул аларга физиканын чегинде EUV нурлануусун мүмкүн болушунча эң жогорку натыйжалуулук менен чагылдырууга мүмкүндүк берет.
Бирок, бул татаал чечимдер менен да, ар бир күзгү алган жарыктын олуттуу бөлүгүн сиңирип алат. ASMLдин учурдагы системалары кеминде эки конденсатор күзгүсүн жана алты проекциялык күзгүсүн колдонот жана чогуу алганда, Чыгарылган жарыктын болжол менен 96% жоголот.Бул үчүн EUV булагынын өзгөчө жарык болушу талап кылынат, ошондо бардык чагылышуулардан кийин пластинага жетиштүү энергия жетет.
Маскалар да башкача: тунук эмес жерлери бар тунук пластиналардын ордуна, EUV колдонушат чагылдыруучу маскаларБулар ошондой эле көп катмарлуу болуп, аларга чагылдырууну модуляциялоочу рельефтер жана каптоолор катары оюп түшүрүлгөн оймо-чиймелер бар. Маскадагы же күзгүлөрдөгү кандайдыр бир кемчилик дароо басып чыгаруу каталарына жана натыйжада пластиналардын бузулушуна алып келет.
ASMLдин EUV машиналарын эмне өзгөчө кылат?
Голландиянын ASML компаниясы тарабынан чыгарылган EUV фотолитография машиналары, түзмө-түз, эң татаал машиналардын бириБиринчи муундагы бирдиктүү EUV блогу 100 000ден ашык тетиктерди, 3.000ге жакын кабелдерди, 40 000 болтторду жана эки километрге жакын ички электр зымдарын бириктирет. Мунун баары өтө татаал башкаруу программасы менен кемчиликсиз координацияланган.
Мындай татаалдык деңгээли жабдууларды алп кылат: ар бир машина окшош мейкиндикти ээлейт шаардык автобус Ал үчүн бир нече көмөкчү модулдар, муздатуу системалары, вакуумдук жабдуулар жана так электроника талап кылынат. Андан тышкары, алар толугу менен чогултулган түрдө жөнөтүлбөйт; алар жүздөгөн кутуларда ташылып, кардардын заводдорунда чогултулуп, калибрленет.
ASMLдин ийгилигинин көпчүлүгү анын технологиялык өнөктөштөрүнүн тармагында. Болжол менен Бул машиналардын компоненттеринин 90% башка өндүрүүчүлөрдөн келет дүйнө жүзү боюнча таратылган. Алардын арасында эки негизги аталыш өзгөчөлөнүп турат: Cymer жана ZEISS, экөө тең EUV литографиясынын тийиштүү түрдө иштеши үчүн абдан маанилүү.
ZEISSтин салымы: физиканын чегиндеги оптика
Дагы бир негизги өнөктөш - тарыхый немис жогорку тактыктагы оптика компаниясы ZEISS. ZEISS долбоорлоп жана өндүрөт EUV жабдууларынын чагылдыруучу оптикалык компоненттери ASMLден баштап, баштапкы чогултуучу күзгүлөрдөн тартып, үлгүнү кремнийге өткөрүүчү татаал проекциялык оптикага чейин.
Бул күзгүлөр толкун узундугу менен иштеши керек 13,5 нм бирдейликти жана тактыкты сактоо менен толкундун өтө жогорку формасы. Беттин тегиздиги ушунчалык болгондуктан, эгер күзгү өлкөнүн өлчөмүнө чейин чоңойтулса, тегиз эместиктер чөптүн бийиктигинен да кичине болмок. Ар кандай анча байкалбаган четтөө үлгүнү бузуп, пластинаны колдонууга жараксыз кылып коёт.
Күзгүлөрдөн тышкары, ZEISS иштеп чыгууга катышат реалдуу убакытта оңдоочу сенсорлор жана аткаруучулар Система иштөө учурунда пайда болушу мүмкүн болгон анча чоң эмес деформацияларды, жылышууларды же титирөөлөрдү аныктайт. Ошондой эле, ал оптикалык системанын жүрүм-турумун үзгүлтүксүз көзөмөлдөп, анын өзгөчө катуу чыдамдуулук чегинде болушун камсыз кылган программалык камсыздоону камсыз кылат.
High-NA EUV: 3nm тоскоолдукту жеңген жаңы муун
EUV жабдууларынын биринчи муунун бир нече жыл бириктиргенден кийин, ASML өзүнүн машиналары менен кийинки кадамды жасады жогорку сандык диафрагма, High-NA EUV деп аталатЭң өкүлдүк коммерциялык модель - бул бүгүнкү күндө дүйнөдөгү эң өнүккөн литографиялык жабдуу деп эсептелген Twinscan EXE:5200.
Бул жаңы системалардын ачкычы оптикалык системанын сандык апертурасынын жогорулашында жатат: ал учурдагы EUV жабдууларындагы NA = 0,33төн ...га чейин өзгөрөт. Жогорку NAда NA = 0,55Жалпысынан алганда, бул 13,5 нм толкун узундугунда андан да майда деталдарды басып чыгарууга мүмкүндүк берет, бул пластинага өткөрүлүп берилген үлгүлөрдүн чечилишин жакшыртат.
Бул жакшыртуунун аркасында High-NA EUV жабдуулары интегралдык микросхемаларды өндүрүүгө жол ачат 3 нм коммерциялык босогодон ашып кеткен, уруксат берүү 2 нм тегерегиндеги түйүндөр жана ал тургай Intel колдонууну пландап жаткан 18A (1,8 нм) технологиясы. Андан тышкары, ASML механикалык жана пластиналарды иштетүү системаларын оптималдаштырган, ошондуктан бир High-NA машинасы саатына 200дөн ашык пластинаны иштете алат, бул чип үчүн атаандаштыкка жөндөмдүү бааны сактоо үчүн абдан маанилүү.
High-NA машинасынын баасы болжол менен Бирдик үчүн $ 300 млнБул болжол менен 150 миллион доллар турган биринчи муундагы EUVдин баасынан эки эсе кымбат. Ошого карабастан, алдыңкы орунда калууну каалаган өндүрүүчүлөр үчүн бул иш жүзүндө сөзсүз түрдө болушу керек болгон инвестиция.
Эбегейсиз зор геосаясий таасири бар технологиялык монополия
EUV литография рыногунда бир талашсыз факт бар: ASML бул машиналарды чыгара алган жалгыз өндүрүүчү өнөр жай масштабында. Бул монополия жарым өткөргүчтөрдүн баалуулуктар чынжырындагы болуп көрбөгөндөй күч позициясына айланат.
TSMC, Samsung жана Intel сыяктуу алптар эң өнүккөн чиптерин өндүрүү үчүн ASMLдин EUV жабдууларына таянышат. Болжол менен. кирешенин төрттөн бир бөлүгү ASMLдин кирешеси тейлөө келишимдерин, жаңыртууларды, окутууну жана техникалык тейлөөнү кошпогондо, түздөн-түз EUV системаларын сатуудан түшөт.
Бул технологиялык тармакта дагы бар айкын геосаясий өлчөмАмерика Кошмо Штаттары менен Кытайдын ортосундагы чыңалуу EUV литографиясын талкуунун чордонуна койду. Вашингтон Азия өлкөсүнүн алдыңкы түйүндөргө жетүүсүн чектөө максатында Нидерландияга эң алдыңкы машиналарын Кытайга экспорттоону чектөө үчүн кысым көрсөттү. Ошол эле учурда, Canon сыяктуу жапон өндүрүүчүлөрү теориялык жактан 2 нм түйүндөрдү чыгарууга жөндөмдүү нанобасма литография (NIL) сыяктуу альтернативаларды изилдеп жатышат, бирок азырынча EUV технологиялык алдыңкы орунда иш жүзүндө стандарт бойдон калууда.
Эмне үчүн EUV литографиясы бүгүнкү чиптер үчүн абдан маанилүү?
EUV литографиясынын актуалдуулугун биз күн сайын колдонгон түзмөктөргө карап жакшыраак түшүнүүгө болот. Көптөгөн смартфондор, акылдуу сааттар, видео оюн консолдору жана компьютерлер акыркы учурларда, экөө тең чип дизайны Өндүрүшүндөгүдөй эле, алар 7нм, 5нм же андан төмөнкү түйүндөр менен жасалган CPUларды, GPUларды, SoCлерди жана эс тутумдарды колдонушат, мында EUV процесстин айрым катмарлары үчүн маанилүү.
Мисалы, Samsung өзүнүн продукциясын өндүрүү үчүн EUVди колдонууну жарыялады 7LPP деп аталган 7нм чиптерБул технологиялар жогорку кубаттуулуктагы 5G тармактарын, өнүккөн жасалма интеллект тиркемелерин, Буюмдар интернетин жана автономдуу айдоо системаларын иштетүү үчүн фундаменталдуу болот. Компаниянын айтымында, EUVге өтүү мурунку көп үлгүлүү ArF негизиндеги технологияларга салыштырмалуу энергия керектөөнү 50% га чейин, өндүрүмдүүлүктү 20% га жогорулатууга жана изди болжол менен 40% га азайтууга мүмкүндүк берет.
Apple, Huawei жана башка ири чип дизайнерлери сыяктуу компаниялар дагы аларга таянышат. EUV колдонгон куюучу заводдор тезирээк жана натыйжалуураак түзмөктөрдү сунуштай алуу. Бул жөн гана чийки энергия жөнүндө эмес: уюлдук телефондордун, ноутбуктардын жана серверлердин акылга сыярлык жылуулук чегинде жакшыраак иштеши үчүн энергия керектөөнү жана жылуулукту азайтуу абдан маанилүү.
EUV литографиясынын DUVга салыштырмалуу негизги артыкчылыктары
EUV литографиясынын биринчи чоң артыкчылыгы - бул мүмкүнчүлүк бир топ кичине өзгөчөлүктөрдү басып чыгарууМындай кыска толкун узундугу жана ылайыктуу сандык диафрагма менен, мурунку технологияларга салыштырмалуу бирдей чип өлчөмү үчүн жеткиликтүү транзисторлордун санын бир нече эсе көбөйтө турган конструкцияларды жасоого болот.
Бул чиптерге которулат көбүрөөк иштетүү кубаттуулугу, көбүрөөк интеграцияланган эс тутум Жана, эң негизгиси, ар бир операция үчүн энергия керектөөнү бир кыйла төмөндөтөт. Маалымат борборлору, байланыш тармактары же ири масштабдуу жасалма интеллект колдонмолору үчүн энергиянын натыйжалуулугунун мындай жакшырышы эксплуатациялык чыгымдарга олуттуу таасирин тийгизет.
Экинчи артыкчылыгы процесс менен байланыштуу: EUV мүмкүндүк берет талап кылынган литографиялык кадамдардын санын азайтуу ошол эле үлгүгө жетүү үчүн. ArF жана көп үлгүлүү ыкмалар татаал түзүлүшкө жетүү үчүн үч же төрт ар кандай экспозицияны талап кылышы мүмкүн болсо, EUV көбүнчө бирөөнү гана талап кылат. Бул өндүрүш агымын жөнөкөйлөтөт, өндүрүмдүүлүктү жакшыртат жана орто мөөнөттүү келечекте бир чиптин баасын төмөндөтүшү мүмкүн.
Андан тышкары, кичинекей беттик аянтка көбүрөөк функцияларды топтоо мүмкүнчүлүгү менен, ал бир эле кремнийдин үстүндө CPU, GPU, AI ылдамдаткычтары, эс тутум жана белгилүү бир логика блоктору менен барган сайын интеграцияланган чиптеги система архитектураларына эшик ачат — бул бир гана... болгондо гана жарактуу нерсе. интеграциянын абдан жогорку тыгыздыгы.
EUVнын учурдагы кемчиликтери жана чектөөлөрү
EUV литографиясынын негизги тоскоолдуктары, албетте, машиналардын астрономиялык баасы жана аларга керектүү инфраструктура. Биз жөн гана бирдигине жүз миллион доллардан ашып кеткен жабдуулар жөнүндө эмес, ошондой эле алардын айланасында иштелип чыккан, өнүккөн таза бөлмөлөрү, абдан күчтүү электр менен камсыздоосу жана өтө татаал колдоо системалары бар бүтүндөй заводдор жөнүндө сөз кылып жатабыз.
Бул бир нече гана жогорку деңгээлдеги куюучу заводдор жана IDMдер — TSMC, Samsung, Intel жана башка бир нече компаниялар — EUVди кеңири масштабда жайылтууга мүмкүнчүлүгү бар экенин билдирет. Өнөр жайдын калган бөлүгүнүн көпчүлүгү DUV литографиясын колдонууну улантууда, ал арзаныраак жана өзүнүн максатына толук шайкеш келет. анча өнүккөн эмес чиптер мисалы, автомобиль, негизги керектөөчү электроника жана көптөгөн өнөр жай системаларында колдонулгандар.
Мындан тышкары, технология дагы эле артка чегинүүдө техникалык кыйынчылыктар Маанилүү факторлорго төмөнкүлөр кирет: жарык булактарынын кубаттуулугу, оптикалык каптоолордун мындай жогорку энергиялуу нурланууга каршы иштөө мөөнөтү, чагылдыруучу маскалардын татаалдыгы жана ар бир пластинада кемчиликтерди жаратпастан жогорку өндүрүмдүүлүктү сактоо зарылдыгы — муундан муунга өркүндөтүлүп келе жаткан маселелер.
ASML, Intel, Samsung жана TSMC: кайчылаш көз карандылыктардын чынжыры
ASML менен ири чип өндүрүүчүлөрдүн ортосундагы кызматташтык жөн гана кардар менен жеткирүүчүнүн мамилеси эмес. Мисалы, Intel компаниясы инвестиция салган 2012-жылы ASMLде 4.000 миллиард доллар биринчи EUV машиналарын иштеп чыгууну колдоо, технологияга артыкчылыктуу жетүүнү камсыз кылуу жана аны иштеп чыгууга активдүү катышуу.
ASML учурда стратегиялык кардарларына өзүнүн биринчи High-NA EUV системаларын жеткирүүдө. Биринчи Twinscan EXE:5200 системасы Калифорниянын Хиллсборо шаарындагы Intel заводуна жеткирилди, бул кадам компаниянын он жылдыктын экинчи жарымында 18A (1,8 нм) түйүнүнө жетүү боюнча жол картасына дал келет. TSMC жана Samsung менен болгон айырмачылыкты жоюу технологиялык лидерлик үчүн жарышта.
Ошол эле учурда Samsung жана TSMC компаниялары EUV өндүрүш кубаттуулугу жана ASML жеткирүүлөрүндөгү артыкчылык үчүн атаандашып жатышат. COVID-19 пандемиясынан улам күчөгөн экспорттун кечигүүсү кээде мажбурлап келген. жол карталарын кайра тууралоо, 3nm сыяктуу түйүндөрдүн пилоттук өндүрүшүн кийинкиге калтыруу жана Apple, Qualcomm же ири автоунаа өндүрүүчүлөр сыяктуу жогорку баалуу кардарлардын ортосунда пластиналарды бөлүштүрүүнү кайра уюштуруу.
Бул бүтүндөй экосистема EUV системаларынын жеткиликтүүлүгү, ASML жеткирүү ылдамдыгы жана Cymer, ZEISS жана башка жеткирүүчүлөрдүн адаптацияланышы аныктоодо чечүүчү факторлорго айланганын билдирет Кайсы компаниялар жана кайсы өлкөлөр бул багытта иштеп жатышат? кийинки муундагы жарым өткөргүчтөр тармагында.
Экстремалдык ультрафиолет фотолитографиясы Мур мыйзамын сактап калуунун ачкычы катары өзүн көрсөттү, 7, 5 жана 3 нм чиптерди өндүрүп, 2 нм жана андан төмөн чиптерге чыгуу менен бирге, бир ууч оюнчулар тарабынан башкарылуучу сейрек кездешүүчү жана өтө кымбат ресурс катары да белгилүү болду. Анын физикасын, кыйынчылыктарын жана рыногун түшүнүү бизге эмне үчүн уюлдук телефонубуз, унаабыз же күн сайын колдонгон булутубуз дүйнө жүзү боюнча чачырап кеткен бир нече гигант машиналарга жана... көз каранды экенин түшүнүүгө жардам берет. ASML жана анын өнөктөштөрүнүн EUV технологиясынын чектерин кеңейтүүнү улантуу мүмкүнчүлүгү.
Мен өзүмдүн «геек» кызыкчылыктарын кесипке айландырган технология ышкыбозумун. Өмүрүмдүн 10 жылдан ашуунун эң алдыңкы технологияларды колдонууга жана ар кандай программалар менен иштөөгө жумшадым. Азыр мен компьютердик технологиялар жана видео оюндар боюнча адистешкен. Себеби, мен 5 жылдан ашык убакыттан бери технология жана видео оюндар боюнча ар кандай веб-сайттарга жазып, сизге керектүү маалыматты баарына түшүнүктүү тилде берүүгө умтулган макалаларды түзүп келем.
Эгерде сизде кандайдыр бир суроолор болсо, менин билимим Windows операциялык тутумуна, ошондой эле уюлдук телефондор үчүн Android менен байланыштуу. Жана менин милдеттенмем сизге, мен ар дайым бир нече мүнөт бөлүп, бул интернет дүйнөсүндө сизди кызыктырган бардык суроолорду чечүүгө жардам берүүгө даярмын.