ASML и Zeiss представили концепцию литографии Hyper NA — преемника технологии High NA EUV

Инженеры нидерландской компании ASML и сотрудники немецкой Carl Zeiss, поставляющей ей оптику, опубликовали рецензируемую статью, в которой описали принципы работы технологии Hyper NA EUV — возможного преемника нынешней самой передовой литографической технологии High NA EUV. По оценке авторов, новая установка может появиться примерно через десять лет, при этом окончательное решение о её серийном производстве ASML пока не приняла.

Hyper NA, как и текущие системы, будет использовать сверхжёсткое ультрафиолетовое излучение (EUV) с длиной волны 13,5 нм, но получит оптику с большей числовой апертурой. Это должно обеспечить разрешение около 5 нм против 8 нм у нынешних установок класса High NA с числовой апертурой 0,55 — то есть элементы чипов смогут уменьшиться почти на 38%.

Важно понимать, что речь идёт о разрешении самой литографической машины, а не о названии техпроцесса в привычном смысле. Современные маркировки техпроцессов, такие как N2 у TSMC или 18A у Intel, давно перестали напрямую отражать физический размер транзисторных элементов и обозначают скорее поколение технологии относительно предыдущих.

Пока из крупных производителей чипов оборудование класса High NA применяет только Intel — именно на нём строится техпроцесс 18A. TSMC и Samsung свои 2-нм чипы пока выпускают на обычной EUV-литографии, но планируют перейти на High NA позже: Samsung — в 2028 году, TSMC — в 2030 году.

По данным авторов статьи, Carl Zeiss уже умеет изготавливать зеркала с точностью, достаточной для Hyper NA, а сама установка будет лишь немного крупнее систем High NA, которые по размерам сопоставимы с двухэтажным автобусом. Источник EUV-излучения, применяемый сейчас, подойдёт для Hyper NA без изменений; рассматривается и альтернативный вариант — лазеры на свободных электронах, который также не потребует переделки системы освещения. Для создания систем следующего поколения, превосходящих Hyper NA, вероятно, понадобится свет с ещё более короткой длиной волны, но эта тема пока находится на стадии научных исследований.

Упомянутые в статье наработки по лазерам на свободных электронах актуальны и для нескольких американских стартапов: xLight занимается источниками излучения на этой основе — предприниматель Илон Маск ранее намекал, что может применить такую технологию на своём заводе Terafab в Техасе. Другой стартап, Substrate, разрабатывает рентгеновскую литографию.

Почему это важно

Литографические сканеры ASML — ключевое оборудование для производства самых современных процессоров и чипов памяти: без них не обходится ни один передовой завод TSMC, Samsung или Intel. Переход на технологии с более высоким разрешением напрямую определяет, насколько плотными, быстрыми и энергоэффективными будут будущие чипы для смартфонов, компьютеров и серверов для искусственного интеллекта. Поскольку путь от разработки до серийного внедрения такого оборудования занимает годы, уже сейчас становится понятно, по какому сценарию будет развиваться полупроводниковая индустрия в следующем десятилетии.

Главные цифры

• Около 10 лет — ожидаемый срок до появления технологии Hyper NA EUV
• 13,5 нм — длина волны EUV-излучения, которая останется неизменной
• 5 нм против 8 нм — разрешение Hyper NA по сравнению с High NA
• 0,55 — числовая апертура нынешних установок класса High NA
• Почти 38% — на столько уменьшатся элементы чипов при переходе на Hyper NA
• 2028 и 2030 годы — сроки перехода на High NA для Samsung и TSMC соответственно