Шта је ЕУВ и како функционише?

Технологија екстремног ултраљубичастог (ЕУВ) светлости је кључни покретач промена у индустрији полупроводника. Литографија, метода која се користи за штампање сложених узорака на полупроводничким материјалима, напредовала је коришћењем све краћих таласних дужина од почетка доба полупроводника. ЕУВ литографија је најкраћа до сада.

У развоју деценијама, прва ЕУВ литографска машина купљена у серијама и спремна за производњу била је из АСМЛ, холандска компанија за производњу полупроводника.

Шта је ЕУВ литографија?

ЕУВ светлост се односи на екстремно ултраљубичасто светло које се користи за литографију микрочипа, што укључује облагање плочице микрочипа фотоосетљивим материјалом и пажљиво излагање светлости. Ово штампа узорак на плочици, који се користи за даље кораке у процесу дизајна микрочипа.

Историја рачунара је историја индустрије полупроводника, која је заузврат историја немилосрдне потраге за минијатуризацијом. У почетној фази сектора од 1950-их до средине 80-их, фотолитографија је рађена помоћу УВ светлости и фотомаски да би се пројектовали обрасци кола на силиконске плочице.

Током овог времена, Муров закон— изрека из 1960-их да ће се број транзистора на микрочипу удвостручити сваке две године — почела је да се суочава са физичким ограничењима овог процеса. То је значило да су запањујућа повећања рачунарске снаге и смањени технолошки трошкови за потрошаче такође били у опасности да дођу до границе. Од 1980-их до 2000-их, дубока ултраљубичаста (ДУВ) литографија је покренула следећу генерацију минијатуризације, користећи краће таласне дужине у опсегу од 153 до 248 нанометара, што је омогућило мање отиске на силицијумским плочицама оф полупроводници.

У уводу у нови миленијум, истраживачи и конкурентске фирме широм света тражили су напредак у омогућавању ЕУВ литографије и њених још краћих таласних дужина. АСМЛ је завршио прототип 2003. године, иако ће бити потребна још једна деценија да се развије систем спреман за производњу.

Сваких неколико година од тада, АСМЛ је испоручио следећу итерацију својих ЕУВ литографских система са већим капацитетом за производњу и таласним дужинама до 13,5 нанометара. Ово омогућава невероватно прецизне дизајне микрочипова и најгушће могуће постављање транзистора на микрочипове — укратко, омогућава веће брзине рачунара.

Како функционише ЕУВ литографија

АСМЛ-ови ЕУВ литографски системи емитују светлост таласних дужина од око 13,5 нанометара, што је знатно краће од таласне дужине коришћене у претходној генерацији ДУВ литографије, омогућавајући тако финије шаре да се штампају на полупроводнику наполитанке. Најнапреднији микрочипови могу имати чворове величине од 7, 5 и 3 нанометра, који се праве узастопним проласком полупроводничких плочица кроз ЕУВ литографски систем.

Иако нећете моћи да пратите ове кораке у својој гаражној радионици да бисте направили полупроводнике, они су важни за разумевање начина на који се укључена технологија може унапредити и где би потенцијални инвестициони фондови могли бити најбољи постављени. Прво, ласер високог интензитета се усмерава на материјал (обично калај) да генерише плазму (наелектрисани електрони и протони у покрету). Плазма затим емитује ЕУВ светлост на таласној дужини од око 13,5 нанометара.

Генерисана светлост се сакупља и усмерава кроз низ огледала и оптике кроз маску или кончаницу као коло узорак се поставља на путању ЕУВ светлости, на начин који је лабаво аналоган коришћењу шаблона за сликање шаре на одбор, табла. Материјал који се зове фоторезист на плочици је осетљив на ЕУВ светлост, а области изложене њему пролазе кроз хемијску промену и затим се угравирају. Нови материјали се затим могу депоновати у урезана подручја како би се формирале различите компоненте микрочипа. Овај процес се може поновити до 100 пута са различитим маскама за креирање вишеслојних, сложених кола на једној плочици.

Након ових корака, плочица се подвргава даљим процесима како би се уклониле нечистоће и припремио чип за резање на појединачне чипове. Затим се пакују за употребу у електронским уређајима.

ЕУВ вс. ДУВ Литхограпхи

Док су велике куповине ЕУВ литографских система биле покретачке вести у индустрији суперпроводника због драматичних трошкова и технолошког напретка који би могао донети, ДУВ литографија је још увек шира коришћени. Има предност што је већ унутра производња објекти са особљем обученим за његову употребу.

ЕУВ литографија, са изузетно кратким таласним дужинама од око 13,5 нанометара, омогућава финије урезивање мањих карактеристика на чиповима. Са своје стране, ДУВ литографија ради на таласним дужинама од 153 нанометра. Док произвођачи чипова ово могу да користе за дизајне величине од 5 нанометара или мање, гурајући границе физике, ДУВ светлост се може користити само за величине испод 10 нанометара са губитком резолуције квалитета.

ЕУВ литографски системи не долазе само са почетним трошковима новијих технологија, већ су и сами по себи скупљи од опреме и одржавања за ДУВ литографију. На пример, ЕУВ литографски системи инсталирани од стране Интел у 2023. коштао је по 150 милиона долара. Ова цена чини ДУВ литографске системе пожељнијим за употребу где је мања величина ЕУВ литографије непотребна.

ДУВ литографија је такође позната количина: нема потребе за додатном обуком, новим објектима и другим великим капиталним инвестицијама које захтевају ЕУВ светлосни системи. ДУВ светлосна технологија је и даље потребна за многе чипове у телефонима, рачунарима, аутомобилима и роботима, и показала се робусном и разноврсном. Њени релативно једноставнији процеси такође значе да ДУВ литографија може произвести више чипова по јединици време од ЕУВ литографије, што је важна тачка у њену корист у светлу глобалне потражње за полупроводници.

Многи очекују да ће ДУВ литографија остати популарна годинама које долазе. Ово је делимично због цене ЕУВ литографије и техничких проблема који долазе са било којом новом технологијом. Поред тога, технологија ДУВ литографије није заглављена, настављајући да побољшава начин на који помаже у стварању чипова који се налазе у многим електронским уређајима нашег свакодневног живота.

Индустрија је вероватно у транзицији, а ЕУВ светлост ће играти све централнију улогу производња чипова, ДУВ литографија је и даље од виталног значаја за производњу електронике која се користи у нашој свакодневици живи.

Предности и недостаци ЕУВ литографије

ЕУВ литографија је релативно нова технологија која доноси многе предности и неке недостатке које треба узети у обзир.

Предности

ЕУВ литографија доноси многе предности које би могле довести до будућег развоја производње микрочипова. Ево два разлога зашто полупроводничке компаније попут Интела толико улажу у технологију:

• ЕУВ светлост може произвести сложеније и финије шаре на силицијумским плочицама, омогућавајући да се више транзистора постави на микрочип.
• ЕУВ литографија смањује број слојева шаблона (број маски) потребних за креирање кола.

Недостаци

ЕУВ литографија има многе предности, али као нова технологија, важно је узети у обзир њене недостатке.

• ЕУВ литографски системи су скупљи од других система за литографију са микрочипом.
• АСМЛ је једина компанија која производи ове системе, што би могло да створи уско грло за компаније које желе да користе ЕУВ литографију или којима је потребна подршка за своје машине.

Доња граница

ЕУВ светлост се користи у литографији микрочипа за производњу узорака неопходних за стварање микрочипа, иако у далеко мањим величинама него у претходним литографским техникама. Међутим, због своје новине, само једна компанија — АСМЛ — производи машине које га користе, а оне су скупе. Како технологија сазрева, требало би да игра централну улогу у будућем развоју производње микрочипова.