ASML țintește un plus de viteză de 40%

Fotomasca standard folosită astăzi este prea scurtă pentru ca un scanner High-NA să expună câmpul convențional complet al unui cip dintr-o singură trecere. ASML și TSMC propun o mască mai lungă, care să recupereze această suprafață, însă anunțul comun prezintă o foaie de parcurs pentru dezvoltare, nu un sistem de producție deja funcțional.

Detalii mai fine, dar o suprafață mai mică

Fotomasca este șablonul principal folosit pentru fiecare strat al cipului. Scannerul litografic proiectează modelul măștii pe un strat fotosensibil aplicat unei plachete de siliciu, iar etapele ulterioare ale procesului de fabricație transformă imaginea în circuite.

Tehnologia High-NA mărește capacitatea scannerului de a distinge elemente foarte mici. „NA” este abrevierea pentru apertură numerică, indicator care măsoară intervalul unghiurilor de lumină pe care sistemul optic le poate capta. Principiul seamănă cu cel al obiectivului unui microscop care colectează lumina din mai multe direcții: unghiurile suplimentare permit separarea detaliilor care, în caz contrar, s-ar contopi. Imec a demonstrat că High-NA poate imprima modele mai fine.

Această îmbunătățire vine cu un compromis geometric. Sistemele optice EUV convenționale micșorează modelul măștii în aceeași măsură pe orizontală și pe verticală. Configurația oglinzilor High-NA îl reduce însă mai puternic în direcția de deplasare a scannerului. Din acest motiv, cu masca actuală, imaginea acoperă doar jumătate din câmpul convențional pe axa respectivă.

Dacă stratul unui cip depășește acest câmp mai scurt, modelul trebuie împărțit între două expuneri alăturate. Scannerul aliniază apoi imaginile la o îmbinare din interiorul cipului, printr-un procedeu numit „in-die stitching”, pe care cercetătorii îl testează în prezent experimental.

Masca dreptunghiulară propusă oferă mai mult spațiu pentru model pe direcția comprimată de sistemul optic. După reducerea imaginii mai lungi, scannerul poate acoperi din nou câmpul convențional complet. Pentru straturile compatibile, masca ar putea înlocui două expuneri îmbinate cu una singură. Schimbarea nu mărește însă cipul și nici nu crește, prin ea însăși, numărul de cipuri obținute dintr-o plachetă.

De unde ar putea veni creșterea de viteză

ASML estimează o creștere de aproximativ 40 % a productivității atunci când masca mai mare înlocuiește procesul bazat pe îmbinarea a două expuneri. Mecanismul este direct: eliminarea celei de-a doua expuneri permite scannerului să treacă mai repede la următoarea plachetă.

Cifra reprezintă deocamdată prognoza ASML, nu rezultatul unor măsurători independente într-o linie de producție. Beneficiul vizează straturile care ar necesita altfel îmbinare; modelele care încap deja în câmpul mai scurt au puțin de câștigat din schimbarea măștii. O expunere mai rapidă nu îmbunătățește automat nici randamentul de fabricație, adică proporția cipurilor funcționale.

Tehnologia scannerului se află într-un stadiu mai avansat decât noua mască. Imec a supus modele experimentale depunerii metalului și verificărilor electrice, demonstrând că anumite structuri au trecut cu succes prin etape de fabricație ulterioare imprimării inițiale. Imprimarea arată dacă scannerul poate reda modelul, în timp ce operațiunile ulterioare verifică dacă acesta poate deveni o structură electrică funcțională. Anunțul privind masca de format mare nu prezintă o demonstrație comparabilă a întregului proces.

Placa mai lungă obligă industria să se adapteze

Masca poate părea doar o bucată mai mare de sticlă, însă utilizarea ei presupune transformarea întregului ecosistem industrial. Furnizorii au nevoie de echipamente compatibile pentru fabricarea, inspectarea, protejarea, transportul și încărcarea măștii. ASML, producătorii de cipuri și furnizorii de utilaje trebuie să convină asupra unui format comun și să demonstreze că fiecare transfer păstrează nivelurile de curățenie și precizie cerute de litografia EUV.

Foaia de parcurs urmărește ca liniile-pilot să fie pregătite până în 2031, astfel încât sistemele să poată intra în producție din 2033. Aceste date sunt obiective de dezvoltare, nu dovezi că linia-pilot a fost deja construită sau că lanțul de producție a fost validat.

Producătorii de cipuri nu intenționează să aștepte noul format. Samsung a prezentat un plan pentru folosirea High-NA în producția de memorii avansate din 2028, iar calendarul TSMC prevede introducerea tehnologiei High-NA în fabricație din 2030. Prima etapă a tranziției se va baza, așadar, pe măștile actuale și pe îmbinarea expunerilor.

Formatul extins este conceput să restabilească întregul câmp de expunere al tehnologiei High-NA și să elimine o îmbinare pentru straturile compatibile. Transformarea acestui avantaj geometric într-un câștig real de productivitate depinde acum de capacitatea ASML, a producătorilor de cipuri și a furnizorilor de echipamente de a valida același format fizic de-a lungul întregului lanț din fabrică.