Pemindai ASML masa depan dengan aperture numerik tinggi 0,55 (high-NA EUV) senilai sekitar $ 300 juta Sumber: Presentasi



ASML Perusahaan Belanda ASML memonopoli peralatan untuk fotolitografi dalam ultraviolet dalam (EUV) dengan margin kepemimpinan teknologi selama beberapa tahun ke depan dari pesaing... Oleh karena itu, penundaan generasi pemindai berikutnya tidak akan mempengaruhi keuntungan perusahaan, kata sumber Seeking Alpha. Sebaliknya, ASML akan menghasilkan lebih banyak uang dengan menjual peralatan generasi saat ini.



Beberapa ahli percaya bahwa dalam situasi saat ini tidak ada waktu untuk peningkatan sama sekali. Defisitnya sangat kuat sehingga beberapa produsen, sebaliknya, melanjutkan produksi sirkuit mikro dari yang sebelumnya generasi sebelumnya dihentikan.



Tapi ini adalah situasi pasar. Ke depan, TSMC dan Samsung tentu saja berencana untuk meningkatkan proses teknologi. Satu-satunya pertanyaan adalah: untuk mengimplementasikan proyek berikut pada peralatan saat ini dengan peningkatannya ke multipatterning (beberapa operasi berurutan litografi dan etsa melalui beberapa photomask dengan penurunan node menjadi 5/3 nm) - atau menunggu sistem EUV baru dengan satu templat pada 3/2 nm.



Instrumen saat ini untuk litografi ultraviolet dalam adalah ASML NXE: 3400C, dan pemindai litografi EUV NA tinggi generasi berikutnya adalah ASML EXE: 5000. Ini akan dilengkapi dengan optik 0,55 NA yang benar-benar baru, yang secara signifikan akan mengurangi ukuran elemen etsa pada wafer silikon.





Bagaimana aperture numerik dan resolusi dihitung adalah dua karakteristik utama pemindai. Sumber: Presentasi ASML





Jalur pulsa cahaya dari laser (kanan bawah) ke perangkat iluminasi, topeng dengan topologi kristal melalui optik proyeksi ke wafer silikon dalam pemindai ASML nyata



Sekarang masalahnya "terpecahkan". Transisi ke peralatan baru ditunda hingga 2025 atau 2026. Sistem ini ternyata terlalu rumit dan mahal dalam produksi, tulisMencari Alfa. Sebagai pengingat, kendaraan seberat 180 ton, seukuran bus tingkat, dengan sendirinya merupakan bukti logistik kompleks dalam industri elektronik. Komponen tersebut diproduksi oleh sekitar 5.000 pemasok. Misalnya, Carl Zeiss dari Jerman memproduksi lensa. VDL Belanda - manipulator robot yang memasukkan pelat ke dalam mesin. Sumber cahaya diproduksi oleh perusahaan Amerika Cymer, dibeli oleh ASML pada 2013.



Dilaporkan, satu pemindai EUV NA tinggi akan menelan biaya sekitar $ 300 juta (pemindai ASML generasi saat ini masing-masing berharga sekitar $ 180 juta). Mungkin itu akan menjadi alat industri paling mahal dalam ekonomi global.







Sama sekali tidak ada yang salah dengan latensi ASML EXE: 5000 pemindai. Sirkuit mikro 3 nm dapat diproduksi pada peralatan baru, tetapi sekarang, mungkin, mereka akan dibuat pada pemindai lama - dalam beberapa lintasan dan menggunakan arsitektur lain. Dan pemindai generasi berikutnya akan menggunakan chip 2nm.



Peralatan EUV saat ini untuk chip 7 dan 5 nm menggunakan sistem optik 0,33 NA dan satu hingga dua eksposur litografi. Pada satu titik, umpan ganda tampak mudah. Sekarang ada kekhawatiran yang berkembang bahwa pola ganda EUV terlalu rumit dan mahal untuk banyak perangkat. Dan pada 3 nm, triple pass mungkin diperlukan, yang bahkan lebih sulit.

Fotolitografi dalam ultraviolet dalam

Selama bertahun-tahun, produsen chip secara sistematis mengurangi ukuran node sebesar 30% per generasi, sehingga mengurangi biaya setiap transistor. Pada gilirannya, ini memungkinkan untuk menghasilkan prosesor yang lebih kuat. Siklus ini terus berdetak setiap 18 bulan.



Manufaktur langsung sampai tanda 20nm ketika transistor datar menabrak dinding. Mulai tahun 2011, pembuat chip beralih ke transistor gerbang vertikal 22nm dan 16/14nm (FinFETs).



FinFET lebih cepat dan membutuhkan lebih sedikit daya, tetapi sulit dan mahal untuk dibuat. Dengan demikian, waktu transisi ke node baru meningkat dari 18 bulan menjadi 2,5 tahun.



Litografi juga menghadapi kesulitan. Proses litografi dimulai dengan photomask.





masker foto



Di pabrik, masker foto ditempatkan di pemindai. Dia memproyeksikan cahaya melalui topeng ke piring, menciptakan pola di atasnya, yang kemudian digores dengan asam. Ini adalah proses sederhana dengan ukuran langkah 28 nm, tetapi sudah dari 20 nm, bagian-bagiannya menjadi terlalu padat, yang menyulitkan untuk mencetak elemen individual pada wafer.





Photomask realistis dengan koreksi kedekatan optik. Penulis: LithoGuy



Oleh karena itu, pembuat chip beralih ke multipatterning, di mana desain aslinya dibagi menjadi dua atau lebih photomask "jarang". Untuk menerapkan elemen-elemen ini ke wafer, produsen chip menggunakan berbagai desain proses di pabrik, termasuk pengatur jarak dan pola ganda.





Spacer yang menyelaraskan diri mencegah topeng bergeser. Sumber: Lam Research





Double crosslinking meningkatkan kepadatan. Sumber: Lam Research



Pemindai ASML paling canggih NXE: 3400C menggunakan panjang gelombang 13,5 nm dan sistem optik 0,33 NA. Catu daya 246 watt menghasilkan throughput 170 wafer per jam (WPH).



Samsung, TSMC, dan Intel secara bertahap pindah ke node teknologi 7 dan 5 nm menggunakan pemindai ASML NXE: 3400C. Menurut informasi yang tersedia , dalam teknologi proses 7 nm, satu lintasan dengan langkah 40 nm sudah cukup, tetapi sudah dalam chip 5 nm, TSMC yang sama menggunakan langkah 30 nm, yang mendekati batas fisik pada aperture ini .

Apa itu NA tinggi?

Meskipun ikatan silang ganda masih dimungkinkan untuk 5 atau bahkan 3 nm, ini adalah batas untuk semikonduktor gerbang vertikal. Selanjutnya, Anda perlu menguasai transistor nanosheet (nanosheet FET).









Transistor nanosheet



Pemindai ASML baru dengan aperture numerik tinggi (NA tinggi), memungkinkan untuk meningkatkan resolusi gambar pada masker foto, sangat diperlukan.



ASML mengumumkan pada konferensi pelaporan Januari bahwa mereka menunda implementasi versi baru EUV setidaknya selama tiga tahun. Sebelumnya direncanakan menguasai teknologi pada 2023, dan kini diundur hingga 2025 atau 2026.



Menurut para ahli, sejumlah peningkatan teknologi diperlukan untuk menguasai teknologi proses NA tinggi. Industri sedang mengerjakannya, tetapi ada beberapa faktor yang tidak diketahui di sini.



Dalam beberapa tahun terakhir, pembuat chip telah bekerja secara paralel pada arsitektur pengemasan chip lainnya (2.5D, 3D-IC, dll.) untuk skala chip lebih lanjut bahkan dalam hal latensi NA tinggi.



Omong-omong, penundaan NA tinggi saat ini mengingatkan pada bagaimana industri telah terjebak pada litografi perendaman 193nm untuk waktu yang lama, yang pada akhirnya meningkatkan penjualan peralatan. Jadi dari sudut pandang bisnis ASML, tidak ada masalah sama sekali: perusahaan akan menghasilkan lebih banyak uang pada EUV generasi pertama. Itu juga memasuki pasar dengan penundaan yang lama, dan tidak ada hal buruk yang terjadi.



Pengenalan pemindai ASML NXE: 3400C dimulai pada tahun 2020. Dari tiga produsen teratas TSMC, Samsung dan Intel, dua yang pertama memimpin dalam penggunaan peralatan ASML terbaru untuk fotolitografi ultraviolet dalam, dan Intel berencana untuk beralih ke litografi EUV hanya pada akhir tahun 2022.