Japan na ivici revolucije u proizvodnji čipova koristeći EUV litografiju

Institut za nauku i tehnologiju Okinava (OIST) dizajnirao je novu vrstu ekstremno ultraljubičaste (EUV) litografije koja bi mogla značajno smanjiti troškove proizvodnje poluprovodnika od 7 nm i manjih, čime bi se praktično unela revolucija u lancu snabdevanja u proizvodnji čipova. Prema izveštajima, optički sistem EUV opreme je u velikoj meri pojednostavljen dok je potrošnja energije smanjena za deset puta, što otvara mogućnost mnogo jeftinijih mašina za naprednu proizvodnju čipova.

Nova tehnologija mogla bi označiti kraj monopola kompanije ASML na EUV litografiju, što bi imalo ozbiljne implikacije za proizvođače poluprovodnika, investitore i vlade. Podsećamo da američke sankcije zabranjuju prodaju EUV litografske opreme Kini, što kineskim kompanijama čini mnogo težim i skupljim proizvodnju poluprovodnika uz pomoć 7 nm i 5 nm procesa, a nemogućim na 3 nm proizvodnom procesu koji sada koristi tajvanska kompanija TSMC, takođe isto važi i za 2 nm i manjim tehnološkim procesima koji su trenutno u razvoju.

AI procesori, poluprovodnici sa niskom potrošnjom energije korišćeni u pametnim telefonima i najnoviji čipovi sa velikom gustinom pakovanja memorije proizvode se koristeći visoko kompleksnu EUV litografsku opremu koja je skupa za održavanje i troši ogromne količine energije. Profesor OIST-a, Tsumoru Šintake, kaže da je ovo otkriće revolucionarna tehnologija koja može skoro potpuno rešiti ove probleme.

Da bi rešio problem visoke apsorpcije EUV svetla, profesor Šintake je poravnao dva osi-simetrična ogledala u ravnoj liniji i koristio ukupno samo četiri ogledala umesto deset. Zbog visoke apsorpcije EUV svetla koje slabi za 40% pri svakoj fazi refleksije, samo oko 1% energije iz izvora svetlosti, dospeva do silicijumskog kolača kada se odbija od deset ogledala, dok više od 10% dospeva kada se koristi samo četiri ogledala. Ovo omogućava korišćenje slabijeg izvora EUV svetlosti sa samo jednom desetinom snage.

Japanska EUV tehnologija koristi samo dva umesto deset ogledala i drastično manju količinu energije

Pre više od 20 godina, američki inženjer Fil Ver, radeći za japanski Canon, rekao je na tehnološkom seminaru na Semicon West industrijskoj izložbi u San Francisku da je problem sa EUV litografijom taj što je njena potrošnja energije merena u “HDEs – Hoover Dam Equivalents”. Ako dizajn profesora Šintakea funkcioniše kako je zamišljeno, ovaj problem bi konačno mogao biti rešen. “Kao Kolumbovo jaje, može izgledati nemoguće na prvi pogled, ali kada se reši, postaje vrlo jednostavno,” rekao je Šintake o problemu potrošnje energije EUV-a.

Što se tiče projektora koji prenosi šablon kola na fotomasku na silicijumski kolač, OIST-ov dizajn se sastoji od samo dva reflektivna ogledala, kao astronomski teleskop. “Ova konfiguracija je nezamislivo jednostavna,” kaže Šintake, “s obzirom da konvencionalni projektori zahtevaju najmanje šest reflektivnih ogledala. Ovo je bilo moguće pažljivim ponovnim razmišljanjem teorije korekcije aberacija u optici.”

OIST je podneo patentnu prijavu za tehnologiju, koju najpre planira da demonstrira sa modelom u pola razmere. Nakon dokazivanja koncepta, koristiće se za izgradnju radnog EUV litografskog sistema u saradnji sa jednim ili više japanskih korporativnih partnera do 2026. godine. Ako sve bude išlo po planu, globalna pozicija Japana u geopolitički važnoj industriji poluprovodnika će biti znatno unapređena.

Najverovatniji partner bi mogao biti Nikon, koji je odustao od EUV litografije pre oko 15 godina zbog tehničkih poteškoća i visokih troškova, ali i dalje proizvodi sisteme za duboku ultraljubičastu (DUV) litografiju prethodne generacije. Canon je takođe potencijalni partner, ali je zauzet pokušajima komercijalizacije nanoimprint litografije, potpuno drugačije tehnologije koja koristi kalupe sa šablonom kola umesto optike, prenosi Asiatimes.