რა არის EUV და როგორ მუშაობს იგი?

ექსტრემალური ულტრაიისფერი (EUV) სინათლის ტექნოლოგია არის ნახევარგამტარული ინდუსტრიის ცვლილების ძირითადი მამოძრავებელი ძალა. ლითოგრაფია, მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ნახევარგამტარულ მასალებზე რთული ნიმუშების დასაბეჭდად, განვითარდა ნახევარგამტარული ეპოქის დასაწყისიდან უფრო მოკლე ტალღის სიგრძის გამოყენებით. EUV ლითოგრაფია ჯერჯერობით ყველაზე მოკლეა.

ათწლეულების განმავლობაში შემუშავების პროცესში, პირველი EUV ლითოგრაფიული მანქანა, რომელიც იყიდა პარტიაში და მზად იყო წარმოებისთვის ASML, ჰოლანდიური ნახევარგამტარული კომპანია.

რა არის EUV ლითოგრაფია?

EUV სინათლე ეხება ექსტრემალურ ულტრაიისფერ შუქს, რომელიც გამოიყენება მიკროჩიპური ლითოგრაფიისთვის, რომელიც გულისხმობს მიკროჩიპის ვაფლის დაფარვას ფოტომგრძნობიარე მასალაში და მის ფრთხილად გამოვლენას შუქზე. ეს ბეჭდავს შაბლონს ვაფლზე, რომელიც გამოიყენება შემდგომი ნაბიჯებისთვის მიკროჩიპის დიზაინის პროცესში.

კომპიუტერების ისტორია არის ნახევარგამტარული ინდუსტრიის ისტორია, რაც თავის მხრივ არის მინიატურიზაციის დაუნდობელი სწრაფვის ისტორია. სექტორის საწყის ფაზაში 1950-იანი წლებიდან 80-იანი წლების შუა ხანებამდე, ფოტოლითოგრაფია კეთდებოდა ულტრაიისფერი შუქისა და ფოტონიღბების მეშვეობით, რათა დაპროექტებულიყო მიკროსქემები სილიკონის ვაფლებზე.

Ამ დროის განმავლობაში, მურის კანონი- 1960-იანი წელთაღრიცხვა იმის შესახებ, რომ მიკროჩიპზე ტრანზისტორების რაოდენობა ორ წელიწადში ერთხელ გაორმაგდება, დაიწყო ამ პროცესის ფიზიკური საზღვრების წინააღმდეგ ბრძოლა. ეს იმას ნიშნავდა, რომ გამოთვლითი სიმძლავრის განსაცვიფრებელი მატება და მომხმარებლებისთვის ტექნოლოგიის შემცირებული ხარჯები ასევე ემუქრებოდა ზღვარს. 1980-იანი წლებიდან 2000-იან წლებამდე ღრმა ულტრაიისფერმა (DUV) ლითოგრაფიამ გამოიყენა მინიატურიზაციის შემდეგი თაობა. უფრო მოკლე ტალღის სიგრძე 153-დან 248 ნანომეტრამდე, რაც საშუალებას აძლევდა უფრო მცირე ანაბეჭდებს სილიკონის ვაფლებზე დან ნახევარგამტარები.

ახალი ათასწლეულის წინ, მკვლევარები და კონკურენტი ფირმები მთელ მსოფლიოში ეძებდნენ მიღწევებს EUV ლითოგრაფიისა და მისი კიდევ უფრო მოკლე ტალღების სიგრძის შესაქმნელად. ASML-მა დაასრულა პროტოტიპი 2003 წელს, თუმცა წარმოებისთვის მზად სისტემის შემუშავებას კიდევ ათწლეული დასჭირდებოდა.

მას შემდეგ ყოველ რამდენიმე წელიწადში, ASML აწვდიდა თავისი EUV ლითოგრაფიული სისტემების მომდევნო გამეორებას წარმოების უფრო მეტი სიმძლავრით და ტალღის სიგრძით 13,5 ნანომეტრამდე. ეს საშუალებას იძლევა წარმოუდგენლად ზუსტი მიკროჩიპების დიზაინი და ტრანზისტორების ყველაზე მჭიდროდ განთავსება მიკროჩიპებზე - მოკლედ, ეს უზრუნველყოფს კომპიუტერის უფრო სწრაფ სიჩქარეს.

როგორ მუშაობს EUV ლითოგრაფია

ASML-ის EUV ლითოგრაფიული სისტემები ასხივებენ სინათლეს დაახლოებით 13,5 ნანომეტრის ტალღის სიგრძით, რაც მნიშვნელოვნად მოკლეა ვიდრე ტალღის სიგრძე, რომელიც გამოიყენება წინა თაობის DUV ლითოგრაფიაში, რაც საშუალებას აძლევს ნახევრადგამტარზე დაიბეჭდოს უფრო თხელი ნიმუშები ვაფლები. ყველაზე მოწინავე მიკროჩიპებს შეიძლება ჰქონდეთ 7, 5 და 3 ნანომეტრიანი კვანძები, რომლებიც მზადდება ნახევარგამტარული ვაფლის განმეორებით გავლის გზით EUV ლითოგრაფიის სისტემაში.

მიუხედავად იმისა, რომ თქვენ ვერ შეძლებთ ამ ნაბიჯების შესრულებას თქვენს ავტოფარეხის სახელოსნოში ნახევარგამტარების დასამზადებლად, ისინი მნიშვნელოვანია იმის გასაგებად, თუ როგორ შეიძლება განვითარდეს ტექნოლოგია და სად შეიძლება იყოს საუკეთესო საინვესტიციო ფონდები განთავსებული. პირველი, მაღალი ინტენსივობის ლაზერი მიმართულია მასალაზე (ჩვეულებრივ კალაზე) პლაზმის წარმოქმნის მიზნით (დამუხტული ელექტრონები და პროტონები მოძრაობაში). პლაზმა შემდეგ ასხივებს EUV სინათლეს დაახლოებით 13,5 ნანომეტრის ტალღის სიგრძეზე.

წარმოქმნილი შუქი გროვდება და მიმართულია სარკეების და ოპტიკის სერიის მეშვეობით ნიღბის ან ბადის მეშვეობით, როგორც წრედი. ნიმუში მოთავსებულია EUV სინათლის გზაზე, ისე, როგორც შაბლონის გამოყენებას შაბლონის დახატვაზე. დაფა. მასალა, რომელსაც ეწოდება ფოტორეზისტი ვაფლზე, მგრძნობიარეა EUV სინათლეზე და მის მიმართ დაუცველი ადგილები გადის ქიმიურ ცვლილებას და შემდეგ იჭრება. ახალი მასალები შეიძლება დეპონირებული იყოს ამოჭრილ ადგილებში მიკროჩიპის სხვადასხვა კომპონენტების შესაქმნელად. ეს პროცესი შეიძლება განმეორდეს 100-ჯერ სხვადასხვა ნიღბებით, რათა შეიქმნას მრავალშრიანი, რთული სქემები ერთ ვაფლზე.

ამ ნაბიჯების შემდეგ, ვაფლი გადის შემდგომ პროცესებს მინარევების მოსაშორებლად და ჩიპის მომზადებისთვის ცალკეულ ჩიპებად დასაჭრელად. შემდეგ ისინი შეფუთულია ელექტრონულ მოწყობილობებში გამოსაყენებლად.

EUV vs. DUV ლითოგრაფია

მიუხედავად იმისა, რომ EUV ლითოგრაფიული სისტემების ძირითადი შესყიდვები იყო ახალი ამბები სუპერგამტარების ინდუსტრიაში დრამატული ხარჯები და ტექნოლოგიური მიღწევები, რაც მას შეუძლია მოიტანოს, DUV ლითოგრაფია ჯერ კიდევ უფრო ფართოა გამოყენებული. მას აქვს უკვე ყოფნის უპირატესობა წარმოება ობიექტები მის გამოყენებაში მომზადებული პერსონალით.

EUV ლითოგრაფია, თავისი უკიდურესად მოკლე ტალღის სიგრძით, დაახლოებით 13,5 ნანომეტრით, იძლევა ჩიპებზე უფრო მცირე ფუნქციების დახვეწის საშუალებას. თავის მხრივ, DUV ლითოგრაფია მუშაობს ტალღის სიგრძეზე, რომელიც იწყება 153 ნანომეტრიდან. მიუხედავად იმისა, რომ ჩიპების მწარმოებლებს შეუძლიათ გამოიყენონ ეს 5 ნანომეტრის ან ნაკლები ზომის დიზაინისთვის, უბიძგებს ფიზიკის საზღვრები, DUV შუქი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ 10 ნანომეტრამდე ზომისთვის, გარჩევადობის დაკარგვით ხარისხიანი.

EUV ლითოგრაფიული სისტემები არა მხოლოდ მოდის ახალი ტექნოლოგიების გაშვების ხარჯებთან, არამედ არსებითად უფრო ძვირია, ვიდრე DUV ლითოგრაფიის აღჭურვილობა და ტექნიკური მომსახურება. მაგალითად, EUV ლითოგრაფიული სისტემების მიერ დაყენებული ინტელი 2023 წელს თითო 150 მილიონი დოლარი დაჯდა. ეს ღირებულება ხდის DUV ლითოგრაფიის სისტემებს უპირატესად გამოსაყენებლად, სადაც EUV ლითოგრაფიის უფრო მცირე ზომა არასაჭიროა.

DUV ლითოგრაფია ასევე ცნობილი რაოდენობაა: არ არის საჭირო დამატებითი ტრენინგი, ახალი საშუალებები და სხვა ძირითადი კაპიტალური ინვესტიციები, რასაც EUV სინათლის სისტემები მოითხოვს. DUV განათების ტექნოლოგია ჯერ კიდევ საჭიროა ტელეფონების, კომპიუტერების, მანქანებისა და რობოტების მრავალი ჩიპისთვის და ის ძლიერი და მრავალმხრივი აღმოჩნდა. მისი შედარებით მარტივი პროცესები ასევე ნიშნავს, რომ DUV ლითოგრაფიას შეუძლია მეტი ჩიპის წარმოება ერთეულზე დრო, ვიდრე EUV ლითოგრაფია, მნიშვნელოვანი წერტილი მის სასარგებლოდ გლობალური მოთხოვნის გათვალისწინებით ნახევარგამტარები.

ბევრი მოელის, რომ DUV ლითოგრაფია დარჩება პოპულარული წლების განმავლობაში. ეს ნაწილობრივ გამოწვეულია EUV ლითოგრაფიის ფასითა და ტექნიკური პრობლემებით, რომლებიც დაკავშირებულია ნებისმიერ ახალ ტექნოლოგიასთან. გარდა ამისა, DUV ლითოგრაფიის ტექნოლოგია არ არის მიმაგრებული, აგრძელებს გაუმჯობესებას, თუ როგორ ეხმარება ის ჩიპების შექმნას, რომლებიც გვხვდება ჩვენი ყოველდღიური ცხოვრების მრავალ ელექტრონულ მოწყობილობაში.

ინდუსტრია, სავარაუდოდ, გარდამავალ მდგომარეობაშია და მაშინ, როცა EUV შუქი უფრო ცენტრალურ როლს ითამაშებს ჩიპების წარმოება, DUV ლითოგრაფია კვლავ სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ჩვენს ყოველდღიურობაში გამოყენებული ელექტრონიკის წარმოებისთვის ცხოვრობს.

EUV ლითოგრაფიის უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები

EUV ლითოგრაფია შედარებით ახალი ტექნოლოგიაა, რომელსაც ბევრი უპირატესობა და გარკვეული ნაკლი აქვს გასათვალისწინებელი.

უპირატესობები

EUV ლითოგრაფიას აქვს მრავალი უპირატესობა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მიკროჩიპების წარმოებაში მომავალი განვითარება. აქ არის ორი მიზეზი, რის გამოც ნახევარგამტარული კომპანიები, როგორიცაა Intel, ინვესტირებას ახდენენ ტექნოლოგიაში:

• EUV შუქს შეუძლია შექმნას უფრო რთული და თხელი ნიმუშები სილიკონის ვაფლებზე, რაც საშუალებას აძლევს მიკროჩიპზე მეტი ტრანზისტორების განთავსებას.
• EUV ლითოგრაფია ამცირებს შაბლონის ფენების რაოდენობას (ნიღბის რაოდენობა), რომელიც საჭიროა წრედის შესაქმნელად.

ნაკლოვანებები

EUV ლითოგრაფიას ბევრი უპირატესობა აქვს, მაგრამ როგორც ახალი ტექნოლოგია, მნიშვნელოვანია გავითვალისწინოთ მისი ნაკლოვანებები.

• EUV ლითოგრაფიული სისტემები უფრო ძვირია, ვიდრე მიკროჩიპური ლითოგრაფიის სხვა სისტემები.
• ASML ერთადერთი კომპანიაა, რომელიც აწარმოებს ამ სისტემებს, რომელსაც შეუძლია შეუქმნას ბარიერი იმ კომპანიებისთვის, რომლებსაც სურთ გამოიყენონ EUV ლითოგრაფია ან საჭიროებენ მხარდაჭერას მათი მანქანებისთვის.

ქვედა ხაზი

EUV სინათლე გამოიყენება მიკროჩიპის ლითოგრაფიაში მიკროჩიპის შესაქმნელად საჭირო ნიმუშების შესაქმნელად, თუმცა გაცილებით მცირე ზომის, ვიდრე წინა ლითოგრაფიული ტექნიკისგან. თუმცა, სიახლის გამო, მხოლოდ ერთი კომპანია - ASML - აწარმოებს მანქანებს, რომლებიც მას იყენებს და ისინი ძვირია. როდესაც ტექნოლოგია მომწიფდება, მან ცენტრალური როლი უნდა შეასრულოს მიკროჩიპების წარმოებაში მომავალ განვითარებაში.