Без использования новых материалов переход к более современным техпроцессам стал невозможным

В ближайшие годы TSMC, Intel и Samsung собираются освоить выпуск чипов по литографическим нормам ангстремного порядка — менее 2 нм, и представители отрасли заявляют, что такой переход нельзя будет осуществить без существенных инноваций в области расходных материалов и химикатов для производства полупроводниковых компонентов.

Технический директор американского поставщика расходных материалов Entegris Джеймс О’Нил (James O’Neill) в интервью изданию Nikkei Asian Review заявил, что в настоящее время не литографическое оборудование определяет возможность освоения более «тонких» техпроцессов — эта роль перешла к передовым материалам и очищающим растворам, используемым при обработке кремниевых пластин. По его словам, сегодня именно инновации в сфере применяемых материалов обеспечивают прогресс в росте производительности полупроводниковых компонентов.

Генеральный директор электронного бизнеса химической корпорации Merck Кай Бекманн (Kai Beckmann) поддержал коллегу, пояснив, что на протяжении предыдущих двадцати лет прогресс в сфере литографии определялся профильным оборудованием, но следующее десятилетие клиенты компании называют «эрой материалов». По словам представителя Merck, «инструменты по-прежнему важны, но теперь именно материалы обеспечивают разницу». Данное утверждение справедливо не только для сегмента системной логики, но и для микросхем памяти. Твердотельная память типа 3D NAND, например, сейчас использует более 230 слоёв в массовом производстве, а в перспективе их количество может вырасти до 500 штук.

Технический директор Entegris сравнил работу с химикатами при производстве чипов с трёхмерной структурой транзисторов с процессом нанесения краски на здания Нью-Йорка при помощи распыления с вертолёта. Покрытие должно ложиться равномерно по всей высоте «небоскрёбов», а после завершения работы у производителя должна иметься возможность «помыть улицы». Химикаты нового поколения должны обеспечивать высокую точность обработки кремниевых элементах в масштабах, при которых взаимодействие ведётся буквально на атомарном уровне. Особое значение обретает чистота используемых растворов, поскольку она непосредственно влияет на процент брака при производстве чипов.

В качестве проводника в составе чипов давно используется медь, но по мере уменьшения их размеров встаёт вопрос о поиске новых материалов типа молибдена, и это серьёзным образом влияет на весь ход развития полупроводниковой отрасли. Чтобы перейти к новым литографическим нормам, может потребоваться совершенно новый набор материалов. Это подразумевает существенные инвестиции, поэтому новичкам в этой отрасли практически нереально закрепиться на рынке. Генеральный директор Entegris Бертран Лой (Bertrand Loy) считает, что вектор развития отрасли продолжат формировать сложившиеся силы. Крупные компании, по его словам, будут становиться сильнее и демонстрировать готовность к инвестициям, поскольку они обеспечат их конкурентное преимущество.