Теги → euv
Быстрый переход

По вине ASML внедрение следующего поколения EUV-литографии задержится на три года

Литография со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV) обеспечила возможность уменьшения транзисторов на полупроводниковых чипах без дальнейшего увеличения количества фотошаблонов. Её внедрение задержалось на несколько лет относительно первоначальных сроков, но теперь становится ясно, что и EUV-литография следующего поколения тоже задержится.

Источник изображения: ASML

Источник изображения: ASML

Как отмечает один из постоянных авторов Seeking Alpha Арнэ Верхайде (Arne Verheyde), компании TSMC и Samsung начали применять литографию со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением относительно недавно, по мере освоения 7-нм и 5-нм технологий, об аналогичных планах заявила и компания Intel, хотя первоначально считалось, что данный переход начнётся ещё в рамках 32-нм технологии. Длина волны лазера, используемая в литографии, долгие годы составляла 193 нм (DUV), а в рамках EUV-литографии она должна была сократиться до 13,5 нм. Поскольку переход от DUV к EUV затянулся, производители чипов вынуждены были сперва внедрить так называемую иммерсионную литографию, которая позволила увеличить показатель преломления с 1,0 до 1,35, а затем добиваться уменьшения размеров транзисторов за счёт использования множества фотошаблонов. По мере роста их количества увеличивались и затраты, не говоря уже об уровне брака и самом удлинении производственного цикла.

В первой половине прошлого десятилетия Intel, TSMC и Samsung в качестве заинтересованных в скорейшем освоении EUV-литографии клиентов купили крупные пакеты акций ASML на несколько миллиардов долларов США. По иронии судьбы, потратившая больше всех компания Intel в итоге оказалась в числе догоняющих, поскольку переход на использование EUV-литографии она собирается осуществить в рамках серийного производства не ранее конца следующего года. Очевидно, что и другие клиенты ASML освоили EUV-литографию позже, чем рассчитывали изначально.

Следующим технологическим этапом должен стать переход на EUV-литографию с высоким значением коэффициента преломления (high-NA EUV). Дело в том, что уменьшение длины лазера с 193 до 13,5 нм в рамках миграции с DUV снизило значение коэффициента преломления с 1,35 до 0,35. Переход на следующую ступень в развитии EUV-литографии должен поднять этот показатель до 0,55. Это обеспечит дальнейшее уменьшение размеров транзисторов без чрезмерного увеличения количества фотошаблонов.

ASML, как отмечается, ещё на январской отчётной конференции заявила, что задерживается с внедрением новой версии EUV как минимум на три года. Ранее считалось, что технология будет освоена к 2023 году, а теперь внедрение версии EUV с высоким значением коэффициента преломления откладывается до 2025 или 2026 года. Отрасль уже пережила задержку с внедрением первого поколения EUV, поэтому и в этом случае она продолжит компенсировать отсутствие прогресса со стороны литографических сканеров увеличением количества фотошаблонов. Для конечных потребителей это будет означать, что стоимость освоения новых техпроцессов в литографии продолжит увеличиваться. Собственно, один сканер для работы с high-NA EUV будет стоить примерно $300 млн, но он позволит сократить затраты на оснастку и ускорить обработку кремниевых пластин. ASML в сложившихся условиях сможет заработать на продаже EUV-оборудования первого поколения. Только в этом году она собирается увеличить профильную выручку на 30 %.

TSMC рассказала о перспективных техпроцессах: 2 нм — в разработке, 3 нм и 4 нм — на пути к производству в 2022 году

TSMC — крупнейший в мире контрактный производитель чипов с почти 500 клиентами. Компания может обслуживать почти любого клиента с практически любыми требованиями. При этом она должна опережать всех конкурентов как с точки зрения возможностей, так и технологий. Объёмы производства TSMC вряд ли кто-то оспорит в ближайшие годы. В отношении освоения передовых норм N2, N3 и N4 у компании тоже всё идёт по плану.

В начале этого года TSMC значительно увеличила свой бюджет капитальных затрат на 2021 год до $25–28 млрд, а теперь дополнительно увеличила его примерно до $30 млрд в рамках своего трёхлетнего плана потратить $100 миллиардов на развитие производства, исследования и разработку.

Около 80 % из $30-млрд бюджета TSMC в этом году будет потрачено на расширение мощностей под передовые технологии вроде 3-нм, 4/5-нм и 6/7-нм. Аналитики из China Renaissance Securities полагают, что бо́льшая часть денег, выделенных на передовые нормы, будет использована для расширения мощностей N5 до 110–120 тысяч кремниевых пластин в месяц (WSPM) к концу года.

TSMC была первой компанией, которая начала крупносерийное производство (HVM) чипов с использованием технологии N5 (5 нм) в середине 2020 года. Первоначально этими услугами пользовались лишь две компании — Apple и Huawei HiSilicon. Поставки для последней прекратились 14 сентября, что оставило Apple все передовые мощности. К настоящему времени всё больше клиентов готовы начать печатать чипы по нормам N5, поэтому внедрение этого техпроцесса нарастает. TSMC говорит, что использовать технологии семейства N5 (включая N5, N5P и N4) планирует больше клиентов, чем ожидалось всего несколько месяцев назад.

Производитель прогнозирует, что по итогам 2021 года N5 принесёт ей уже около 20 % всех доходов от выпуска кремниевых пластин. TSMC наблюдает больше заинтересованности со стороны клиентов в отношении 5-нм и 3-нм норм, чем это было в отношении 7-нм на аналогичном этапе. Компания ожидает, что спрос на N5 будет лишь расти в ближайшее время за счёт смартфонов и высокопроизводительных решений.

Интерес к TSMC N5 неудивителен: аналитики из China Renaissance подсчитали, что техпроцесс может предложить около 170 миллионов транзисторов на квадратный миллиметр (МТр/мм2) — это самые высокоплотные нормы на сегодня. Для сравнения: Samsung 5LPE может похвастать плотностью около 125–130 МТр/мм2, а 10-нм нормы Intel — около 100 МТр/мм2.

В ближайшие недели TSMC собирается начать производство чипов с использованием улучшенной версии своей 5-нм технологии под названием N5P, которая обещает увеличение частоты до 5 % или снижение энергопотребления до 10 % (при той же сложности кристалла). Технология не требует значительных инвестиций в инженерные ресурсы или более длительного времени цикла проектирования, поэтому любой клиент TSMC, у кого уже есть чипы N5, может печатать их с помощью N5P.

Семейство технологий TSMC N5 также включает в себя техпроцесс N4 (4 нм) — с его помощью первые чипы начнут печататься в конце этого года, а массовое производство ожидается в 2022 году. Эта технология призвана обеспечить дополнительные преимущества в отношении энергопотребления, производительности и плотности по сравнению с N5, но сохранить те же принципы дизайна, инфраструктуру проектирования, программы моделирования SPICE. Между тем, поскольку в N4 ещё сильнее расширяется использование инструментов литографии в крайнем ультрафиолетовом диапазоне (EUV), он обеспечит сокращение количества маскирующих слоёв, этапов производства, а, следовательно, рисков и затрат.

В 2022 году крупнейший в мире контрактный производитель чипов запустит и свой совершенно новый производственный процесс — N3 (3 нм), который будет продолжать использовать транзисторы FinFET. По сравнению с текущим техпроцессом N5, он обещает рост производительности на 10–15 % (при той же мощности и сложности) или снижение энергопотребление на 25–30 % (при той же частоте и сложности). Новые нормы также увеличат плотность размещения транзисторов в 1,1–1,7 раза в зависимости от структур (1,1X — для аналоговых, 1,2X — для SRAM, 1,7X — для логики).

N3 ещё увеличит количество слоёв EUV, но всё же продолжит использовать литографию в глубоком ультрафиолетовом диапазоне (DUV). Кроме того, поскольку технология продолжит использовать транзисторы FinFET, она не потребует нового поколения инструментов автоматизации электронного проектирования (EDA), переработанных с нуля, и разработки совершенно новых чипов, что может стать конкурентным преимуществом по сравнению с норами 3GAE на основе транзистора GAAFET/MBCFET от Samsung. Рисковое производство запланировано на 2021 год, а массовое — на вторую половину 2022 года.

Структура транзисторов GAAFET (gate-all-around FET) по-прежнему остаётся в планах развития TSMC. Ожидается, что компания будет использовать новый вид транзисторов в следующем за N3 важном техпроцессе (предположительно, N2, 2 нм). Примечательно, что TSMC расширяет возможности для проведения исследований и разработок на предприятии Fab 12, где в настоящее время ведутся работы над N3, N2 и более продвинутыми техпроцессами.

Дефицит чипов устремил выручку ASML ввысь. Компания ожидает роста поставок EUV-сканеров на треть

Холдинг ASML является крупнейшим поставщиком литографического оборудования, все тенденции последнего времени обеспечили его стабильной положительной динамикой выручки. В этом году выручка компании должна вырасти на 30 %, а в дальнейшем ASML выиграет от усилий регионов планеты по развитию локальной производственной инфраструктуры.

Источник изображения: Bloomberg

Источник изображения: Bloomberg

По словам генерального директора ASML Петера Веннинка (Peter Wennink), на которого ссылается Bloomberg, благодарить за превышение выручкой ожиданий аналитиков следует сложившуюся рыночную ситуацию: «Достаточно читать газеты, чтобы знать, что дефицит чипов наблюдается повсеместно». В первом квартале ASML выручил 4,4 млрд евро, что выше запланированных сторонними экспертами 4,05 млрд евро. Во втором квартале компания рассчитывает выручить от 4 до 4,1 млрд евро, а норма выручки ограничится 49 %. Аналитики в этом смысле поскромничали в отношении выручки (3,95 млрд евро), но ожидали большего от нормы прибыли (50,2 %). В любом случае, акции ASML на торгах в среду выросли на 5,8 % после оглашения результатов первого квартала.

Клиенты компании модернизировали программное обеспечение литографических сканеров, чтобы увеличить их производительность, поскольку профильные предприятия сейчас работают на пределе возможностей, пытаясь насытить рынок продукцией. Спрос подогревается и распространением сетей 5G, а также интересом к теме искусственного интеллекта. В первом квартале ASML отгрузила девять литографических сканеров для работы с EUV, но выручку засчитала только для семи единиц оборудования (1,1 млрд евро). По итогам года компания рассчитывает увеличить объёмы поставок EUV-сканеров на 30 %, а в следующем году поставить не менее 55 единиц оборудования данного класса.

По словам главы ASML, стремление США, Европы и Китая развивать локальное производство полупроводниковых компонентов приведёт к неэффективному использованию капитала, но компания от этого только выиграет, поскольку клиенты будут закупать больше литографических сканеров. На обретение достаточной технологической независимости у отдельных стран уйдут многие годы, как предупреждает руководство ASML. Действие лицензии на поставку EUV-систем в Китай до сих пор не возобновлено правительством Нидерландов.

Прогресс Intel в освоении 7-нм техпроцесса обеспечило успешное внедрение EUV-литографии

Вскоре после своего вступления в должность генерального директора Intel Патрик Гелсингер (Patrick Gelsinger) заявил, что в клиентском сегменте компания сможет предложить 7-нм процессоры в 2023 году, а последовательные улучшения в литографии отныне будут делаться ежегодно. В своём интервью агентству Bloomberg глава Intel также объяснил, что рассчитывать на это позволяет прогресс компании в освоении EUV-литографии.

Источник изображения: Bloomberg

Источник изображения: Bloomberg

Напомним, что под этим термином подразумевается литография со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением, длина волны которого позволяет создавать полупроводниковые компоненты с уменьшенной геометрией с меньшим количеством технологических проходов и сопутствующей оснастки. Как только EUV-литография внедрена на производстве, дальнейшая работа по уменьшению размеров транзисторов пойдёт более гладко. Гелсингер признался в интервью Bloomberg, что конкуренты типа TSMC уже успели продвинуться в использовании EUV-литографии, пока Intel замешкалась с внедрением 10-нм техпроцесса.

Полгода назад, по словам главы Intel, специалисты компании поняли, как можно оптимально применить EUV-литографию при производстве 7-нм изделий, и потому сейчас руководство компании может с уверенностью рассчитывать на появление первых 7-нм продуктов марки собственного производства в 2023 году. Это, кстати, не отметает возможности использования мощностей подрядчиков Intel для производства 7-нм изделий. После 2023 года, как признался Патрик Гелсингер, компания будет ежегодно представлять последовательные улучшения к имеющимся техпроцессам, и это тоже станет заслугой успешного внедрения EUV-литографии.

Говоря о преимуществах новой попытки Intel выйти на рынок контрактных услуг, Гелсингер не стал скрывать, что расположение предприятий компании в США (а затем и в Европе) может стать для кого-то из клиентов решающим фактором при выборе подрядчика. При этом он призывает полагаться на все передовые технологии в литографии и интеллектуальную собственность Intel, которые в полном объёме будут доступны клиентам компании.

Intel претендует на весомую часть рынка контрактных услуг, ёмкость которого к 2025 году достигнет $100 млрд. Часть предприятий будет оптимизирована под выполнение собственных заказов, часть — под работу со сторонними клиентами, отдельные производственные линии смогут гибко перенастраиваться под оперативные потребности. Intel уже чувствует поддержку властей США и Европы в вопросе строительства новых предприятий в этих регионах, которые будут возведены в течение двух лет.

Intel открыта к сотрудничеству с TSMC, Samsung Electronics, UMC и GlobalFoundries. Их общие клиенты смогут работать над одними и теми же изделиями сразу с несколькими подрядчиками, и взаимная конкуренция не станет помехой для продуктивной кооперации. Говоря о причинах прошлых неудач Intel, нынешний глава компании упомянул как излишнюю концентрацию на внутренних амбициях, так и нарушение исполнительской дисциплины. Кроме того, Гелсингер отметил, что инструментарий разработчиков Intel в последние годы был изолирован от мировой экосистемы, и теперь перед компанией стоит задача добиться большей взаимозаменяемости с другими участниками рынка.

Полупроводниковое производство с применением EUV-литографии станет дешевле

Одна из причин отказа Intel от использования сканеров EUV для производства процессоров кроется в высоком уровне брака. Брак возникает от загрязнения фотошаблонов, а избежать этого можно только с помощью специальных защитных плёнок. Проблема в том, что до сих пор плёнок с необходимыми рабочими характеристиками для излучения EUV не было. Но с этого года всё должно измениться. К массовому производству защитных плёнок приступит компания Mitsui.

Защитная плёнка компании ASML (обратите внимание, она не прозрачна, что усложняет проверку на дефекты). Источник изображения: ASML

Защитная плёнка компании ASML (обратите внимание, она не прозрачна, что усложняет проверку на дефекты). Источник изображения: ASML

Ранее считалось, что сканеры EUV в процессе облучения фотошаблона (маски) создают настолько мало загрязнения (разного рода твёрдых частиц), что маски не придётся специально защищать. По факту использования сканеров EUV компаниями Samsung и TSMC выяснилось, что маски всё-таки загрязняются, приводя к росту брака. От этого никто из них использовать сканеры EUV не перестал, но процесс проверки фотошаблонов на дефекты существенно усложнился — эту работу приходится делать часто и тщательно.

Параллельно растёт сложность изготовления фотошаблонов и увеличивается число необходимых для изготовления одного чипа фотошаблонов. Например, для современных 193-нм сканеров стоимость одной маски доходит до $100 тыс., а стоимость маски для EUV доходит до $300 тыс. Для выпуска 32-нм чипа требовалось 50 масок, а для 16-нм уже необходимо до 75 фотошаблонов. Всё это означает, что фотошаблоны необходимо защищать как можно лучше.

Проблема с масками для проекции EUV возникла по той причине, что очень немного материалов могут выдержать среду в рабочей камере сканера. Более того, поскольку в случае EUV проекция ведётся с помощью отражения в системе зеркал, а не на просвет, как для 193-нм сканеров, 13,5-нм луч дважды проходит сквозь защитную плёнку, разогревая её до температур на уровне 1000 °C. Также защитная плёнка должна быть прозрачной для длины волны луча экспозиции, что накладывает дополнительные трудности, ведь сюда ещё добавляется прочность.

Перспективная защитная плёнка на углеродных нанотрубках (прозрачная для оптической инспекции). Источник изображения: Imec

Перспективная защитная плёнка на углеродных нанотрубках (прозрачная для оптической инспекции). Источник изображения: Imec

Создать защитную плёнку для сканеров EUV смогла компания ASML, которая является единственным в мире производителем сканеров этого диапазона. Её плёнки не могут похвастаться рекордными характеристиками, например, уровень прозрачности у них всего 90 % на мощности 400 Вт, что снижает производительность сканеров на 20 %. Но это лучше, чем ничего. Но по-настоящему хорошая новость заключается в том, что ASML передала права на производство защитных EUV-плёнок компании Mitsui. Утверждается, что Mitsui уже установила необходимое для производства оборудование и готова в этом году начать массовое производство защитных плёнок. Надёжный поставщик с продукцией со стабильными характеристиками — это то, что может сделать производство чипов с использованием сканеров EUV надёжнее и дешевле.

SK Hynix открыла в Южной Корее новый передовой завод-гигант по выпуску чипов памяти

SK Hynix, второй по величине производитель микросхем в Южной Корее, заявил в понедельник о завершении строительства новой линии по производству памяти в родной стране. Компания, являющаяся уже вторым по величине во всем мире производителем DRAM, пытается расширить свою долю на рынке чипов памяти.

Новый завод по производству микросхем M16 в Ичхоне

Новый завод по производству микросхем M16 в Ичхоне

Компания 1 февраля провела церемонию открытия полупроводниковой фабрики M16, расположенной на основной производственной базе в Ичхоне, к югу от Сеула — это стало венцом более чем двух лет работ. С ноября 2018 года, когда стройка стартовала, SK Hyinx инвестировала в проект 3,5 триллиона корейских вон ($3,15 млрд).

Новое предприятие называют едва ли не крупнейшей подобной полупроводниковой фабрикой. Её размеры действительно впечатляют: длина составляет 336 метров, ширина — 163 метра, а высота — 105 метров, что эквивалентно 37-этажному жилому дому.

«Когда мы решили построить M16 два года назад, это вызывало беспокойство, так как в то время рынок полупроводниковой памяти был в упадке, — заявил на церемонии открытии председатель SK Group Чей Тэ Вон (Chey Tae-won). — Но поскольку отрасль ожидает наступления благоприятных рыночных условий, представляется, что наше смелое решение в прошлом обернётся успехом в будущем».

Стоит сказать, что речь идёт о передовом предприятии: SK Hynix впервые в своей практике применила на M16 литографическое оборудование, работающее в крайнем или жестком ультрафиолете (EUV). Это позволит компании производить чипы по более тонким технологическим нормам. Планируется со второй половины текущего года на этом оборудовании наладить выпуск DRAM четвёртого поколения по нормам 10-нм класса. Ожидается, что массовое производство на M16 начнётся уже в июне.

ASML отгрузила сотый сканер для EUV-литографии

Холдинг ASML, выпускающий литографическое оборудование для изготовления полупроводниковых компонентов, отчитался о финансовых итогах прошедшего года. Компания смогла отгрузить сотый сканер для работы с EUV, а в текущем году профильную выручку она рассчитывает увеличить на 30 %. Начинаются работы над созданием EUV-оборудования следующего поколения.

Источник изображения: ASML

Источник изображения: ASML

Прошлый год ASML завершила с рекордной выручкой в сумме 14 млрд евро, которая оказалась на 18 % больше показателя 2019 года. Из этой суммы около 4,5 млрд евро пришлось на выручку от реализации оборудования, предназначенного для работы со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV). Оно применяется в прогрессивных техпроцессах компаниями TSMC и Samsung, корпорация Intel до недавних пор рассчитывала внедрить EUV в своём 7-нм техпроцессе.

Чистая прибыль ASML выросла с 2,6 до 3,6 млрд. В текущем году компания тоже рассчитывает неплохо заработать. По крайней мере, выручка от реализации EUV-оборудования должна увеличиться на 30 % до 5,8 млрд евро. Оптимизма поставщику добавляют планы TSMC потратить рекордные $28 млрд, основная часть этой суммы будет направлена на освоение передовых техпроцессов, которые требуют применения EUV-литографии.

Ушедший год символизировал для ASML важную веху — компанией был отгружен сотый сканер для работы с EUV-литографией. В четвёртом квартале ASML получила заказы на поставку ещё шести EUV-сканеров, в ближайшее время компания получит за них около 6,2 млрд евро. На находящемся в эксплуатации EUV-оборудовании ASML в прошлом году было выпущено 26 млн кремниевых пластин, девять миллионов из этого количества были обработаны в четвёртом квартале.

Примерно через пять лет отрасль потребует внедрения литографического оборудования для EUV нового поколения, использующего высокоапертурную оптику. Её ASML сейчас разрабатывает совместно с компанией Zeiss. Первые оптические модули нового поколения будут собраны к концу текущего года, в следующем прототип оборудования появится в лаборатории ASML, а клиенты получат первые экземпляры новых сканеров не ранее 2023 года. И лишь в 2025 году начнётся массовое внедрение подобных литографических машин в массовом производстве.

В текущем году, помимо сохраняющегося высокого спроса на процессоры различных типов, рынок литографического оборудования будет подогреваться оживлением в сегменте оперативной памяти и на направлении автомобильных компонентов. Последние остаются в дефиците, их кто-то должен производить, а свободных мощностей почти не осталось. Придётся вводить дополнительные, как считают участники рынка.

TSMC поставила рекорд по выручке в 2020 году и удвоит 5-нм производство в 2021 году

Согласно сообщениям тайваньской прессы, TSMC увеличит свои капитальные затраты в этом году до $22 миллиардов долларов. Это на 30 % больше, чем в 2020 году — компания всерьёз намерена укреплять своё лидерство на рынке производства полупроводниковых чипов с помощью освоения передовых норм.

Эта оценка выше, чем предполагали ранее аналитики: из-за высоких затрат на приобретение оборудования для литографии в крайнем ультрафиолетовом диапазоне (EUV) ожидалось, что TSMC выделит $20 млрд на капитальные затраты в 2021 году. При этом бо́льшая часть затрат, как ожидается, будет направлена на расширение 5-нм производства, налаживание массового 3-нм производства, а также исследования и разработку 2-нм норм.

Использование лазеров при литографии в крайнем ультрафиолете

Использование лазеров при литографии в крайнем ультрафиолете

Любопытно, что, согласно оценкам инвестиционного банка Morgan Stanley, TSMC получит в декабре доходы в размере 130,5 млрд тайваньских долларов ($4,6 млрд). Если оценка справедлива, то это новый месячный рекорд TSMC. В целом в 2021 году, по оценкам банка, TSMC заработает 1,5 триллиона тайваньских долларов ($53,4 млрд), на 13 % больше, чем в 2020 году.

Тайваньская пресса также сообщает, что в настоящее время TSMC производит порядка 60 тысяч 5-нм кремниевых пластин в месяц, и TSMC, как ожидается, нарастит их выпуск до 100 000 единиц в месяц во второй половине 2021 года. Кроме того, сообщается, что при запуске массового 3-нм производства объёмы составят 10–30 тысяч пластин в месяц.

TSMC намерена сообщить официальные данные о своей финансовой деятельности в IV квартале 2020 года уже на следующей неделе в четверг.

Micron решила быстрее освоить технологии производства оперативной памяти с помощью EUV-сканеров

Руководство компании Micron скептически относилось к переводу производства чипов оперативной памяти на техпроцессы с использованием сканеров диапазона EUV. Считалось, что этот вопрос не будет актуальным до 2023 года, хотя конкуренты в лице Samsung и SK Hynix уже вовсю заняты этой темой. Выяснилось, что Micron уже не так категорична в отношении техпроцессов EUV и в срочном порядке ищет специалистов.

Сборка сканера EUV

Сборка сканера EUV

По сообщению индустриальных источников, Micron разместила объявление с вакансией на должность специалиста по согласованию вопросов закупки, установки и эксплуатации сканеров диапазона EUV. Это инженерная должность на заводе в Бойсе, штат Айдахо, где находится штаб-квартира компании. Одной из обязанностей специалиста станут консультации и обсуждение закупок сканеров с производителем — нидерландской компанией ASML.

Как и остальные лидеры рынка DRAM, компания Micron находится на стадии массового производства чипов памяти с использованием третьего поколения техпроцесса класса 10 нм (1z). Можно рассчитывать, что выпуск чипов с использованием следующего техпроцесса — 1α (альфа) — начнётся в первой половине 2021 года. Для этого техпроцесса Micron уже не успевает адаптировать сканеры EUV, как и может пропустить поколение чипов 1β (бета). Использовать сканеры EUV компания намерена с выпуска микросхем поколения 1δ (дельта), которое станет седьмым в техпроцессе класса 10 нм. Возможно, Micron намерена сделать это раньше 2023 года.

Добавим, компания Samsung начала использовать сканеры EUV уже на этапе производства чипов поколения 1z. В этом она радикально опередила всех своих прямых соперников. Компания SK Hynix собирается начать использовать сканеры EUV в производстве в следующем году для выпуска чипов DRAM поколения 1α. Переход на EUV-литографию, хотя он очень затратный, обещает снижение себестоимости производства, что с лихвой окупится в длительной перспективе.

TSMC наращивает закупки оборудования ASML для EUV-литографии

В середине октября TSMC заявила, что в минувшем квартале реализация 5-нм продукции формировала до 8 % совокупной выручки компании, а в 2021 году эта доля только увеличится. EUV-литографию TSMC начала применять ещё в рамках 7-нм техпроцесса, но увеличение объёмов производства требует приобретения дополнительного количества сканеров ASML.

Источник изображения: TSMC

Источник изображения: TSMC

Тайваньское издание DigiTimes сегодня сообщило, что TSMC уже забронировала у ASML поставку в 2021 году не менее 13 литографических сканеров для работы со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV). Много это или мало, легко понять, обратившись к квартальной отчётности самой ASML — холдинга из Нидерландов, который является крупнейшим производителем подобного оборудования в мире.

За первые девять месяцев текущего года ASML удалось отгрузить 23 сканера для работы с EUV-литографией, по итогам всего года компания рассчитывает поставить не менее 35 сканеров. По сути, в третьем квартале ASML выпустила 14 сканеров EUV, поэтому TSMC могла зарезервировать количество систем, эквивалентное квартальному объёму производства ASML. Казалось бы, всё пропорционально, но не будем забывать, что TSMC является не единственным клиентом ASML. По данным TrendForce, к середине текущего года TSMC занимала 51,5 % рынка контрактных услуг по изготовлению полупроводниковых компонентов.

Безусловно, не всем клиентам ASML сейчас нужны именно EUV-сканеры, но в минувшем квартале выручка компании от их реализации впервые достигла 66 % совокупной, обойдя долю выручки от реализации традиционных DUV-сканеров. Другими словами, можно предположить, что TSMC забронировала примерно квартальную квоту на выпуск EUV-сканеров, оставив конкурентам не так много шансов получить подобное оборудование своевременно.

Подобная тенденция может объяснять беспокойство руководства Samsung Electronics, которое недавно целую неделю провело в Нидерландах, посещая предприятия ASML и ведя переговоры с этой компанией об углублении сотрудничества. Samsung уже начала серийное производство 5-нм изделий, поэтому в стабильных поставках EUV-сканеров корейская компания заинтересована не менее TSMC.

Samsung Electronics углубит сотрудничество с ASML на направлении EUV-литографии

Компания Samsung Electronics несколько лет назад вложила сотни миллионов долларов в акции ASML, чтобы помочь европейскому холдингу с освоением производства литографических сканеров класса EUV. Другими инвесторами были TSMC и Intel, но пока дела у Samsung на направлении EUV-литографии идут не так хорошо, поэтому самое время углубить сотрудничество с ASML.

Источник изображения: Yonhap

Источник изображения: Yonhap

По крайней мере, об этом позволяют говорить комментарии, полученные от вице-президента Samsung Electronics Ли Джэ Ёна (Lee Jae-yong) после его возвращения из недельной командировки в Нидерланды, где располагается штаб-квартира ASML. Издание The Korea Times сообщает, что представитель руководства Samsung подтвердил цель своей поездки — поиск путей углубления сотрудничества при освоении литографии со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV). На встрече в Нидерландах обсуждались вопросы покупки EUV-сканеров, а также содействия ASML в адаптации оборудования для производства микросхем памяти нового поколения. Ли Джэ Ён в ходе поездки посетил линию по производству EUV-сканеров ASML.

Интерес Samsung к закупкам оборудования ASML нового поколения обусловлен несколькими факторами. Во-первых, компания переводит на EUV-литографию производство микросхем памяти. Во-вторых, контрактное производство Samsung для сторонних заказчиков тоже нуждается в EUV-сканерах. Каждый новый техпроцесс требует всё более крупных капитальных затрат, их Samsung уже не может оправдать только за счёт производства чипов для собственных нужд. Кроме того, рынок памяти подвержен цикличным колебаниям, Samsung предпочитает увеличить зависимость от более предсказуемого рынка контрактных услуг.

TSMC является главным клиентом ASML, но Samsung пытается добиться некоторых преференций и для себя. Один EUV-сканер стоит около $35 млн, поэтому чёткое планирование их поставок зависит от стабильного финансирования. На предприятии в Хвасоне Samsung собирается освоить выпуск продукции по 5-нм и более прогрессивным технологиям с применением EUV-литографии. Стремление Samsung укрепить отношения с европейским поставщиком обусловлено и ростом напряжённости в отношениях Южной Кореи и Японии.

Производителей фоторезиста для EUV-литографии станет больше. Но этот рынок монополизировала Япония

Полупроводниковая литография с использованием сверхжёсткого ультрафиолетового излучения освоена всего двумя производителями чипов, но можно не сомневаться, что за ней будущее. И как любое будущее, она открывает первопроходцам возможность утвердиться на новом рынке. В частности, материалы для техпроцессов с использованием сканеров диапазона EUV начнут выпускать две японских фирмы, среди которых будет хорошо известная всем компания Fujifilm.

Сегодня информагентство Nikkei сообщило, что компании Fujifilm Holdings и Sumitomo Chemical уже в 2021 году начнут поставлять материалы, используемые в производстве микросхем следующего поколения, что может помочь уменьшить размеры чипов для смартфонов и других устройств и сделать их более энергоэффективными. Речь идёт о поставках фоторезиста — фоточувствительного материала, который играет главенствующую роль в процессах травления кремниевых кристаллов.

Японские компании давно захватили сферу поставок фоторезиста. К примеру, сегодня поставки фоторезиста для работы сканеров диапазона EUV преимущественно осуществляют две японские компании — JSR и Shin-Etsu Chemical, которые контролируют около 90 % этого рынка. Это фактически монопольное положение даже позволило властям Японии угрожать Южной Корее санкциями, что встряхнуло рынок чипов чуть больше года назад. К счастью, тогда всё утряслось, а появление двух других поставщиков фоторезиста для EUV-литографии ещё сильнее разрядит обстановку, хотя они тоже будут японскими.

Компания Fujifilm, продолжает источник, инвестирует 4,5 млрд иен ($42,6 млн) в оборудование производственных мощностей в префектуре Сидзуока к юго-западу от Токио, чтобы начать массовое производство фоторезиста уже в следующем году. По словам представителей компании, её фоторезист оставляет после себя минимальное количество остаточного материала на кремнии, что существенно снижает вероятность появления дефектов.

Компания Sumitomo Chemical завершит оснащение завода в Осаке полным спектром мощностей по производству фоторезистов (от разработки до производства) к началу 2022 финансового года. Но она, как известный производитель фоторезиста для 193-нм сканеров, уже заранее заключила контракты на будущую продукцию. Правда, пока не раскрывает с кем. Не исключено, что речь о компании TSMC. К тому времени актуальным будет вопрос производства фоторезиста для 3-нм техпроцессов, для которых современный фоторезист не подходит по многим причинам. Проекция в сверхжёстком ультрафиолетовом диапазоне требует собственного фотрезиста и чем тоньше техпроцесс, тем выше требования к нему.

Развитию полупроводниковых техпроцессов послужат углеродные нанотрубки

Дальнейшее снижение масштабов полупроводниковых техпроцессов немыслимо без использования сканеров диапазона EUV. Эти сканеры будут как наращивать мощность для увеличения скорости обработки кремниевых пластин, так и повышать оптическое разрешение. Но с этим связан целый ворох технических проблем, решить которые обещают учёные из исследовательского бельгийского центра Imec.

Плёнка из углеродных нанотрубок для защиты фотошаблонов от загрязнения и выгорания при EUV-проекции (Imec)

Плёнка из углеродных нанотрубок для защиты фотошаблонов от загрязнения и выгорания при EUV-проекции (Imec)

Главная трудность при эксплуатации сканеров EUV с источниками сверхжёсткого ультрафиолетового излучения в том, что это требует физической защиты кремния и фотошаблонов, поскольку излучение сканеров действует на них разрушительно. Это поднимает требование к защитным плёнкам. Мощность излучения сегодняшних сканеров EUV колеблется в районе 250 Вт, а ведь его придётся повышать в два раза и даже сильнее. Что же может защитить кремний и фотошаблон от выгорания, а фотошаблон, дополнительно, от загрязнения?

Для этого исследователи Imec разработали и испытали защитную плёнку из углеродных нанотрубок. Эксперименты на сканере ASML NXE: 3300 EUV показали, что прозрачность составных плёнок из нанотрубок (за один проход сканера) составляла 97 %. Это означает, что в рисунок маски, который представляет собой фотошаблон будущей микросхемы, будет внесено минимум оптических искажений и, к тому же, они могут быть вообще компенсированы с помощью настройки режима экспонирования.

Излучение диапазона EUV легко поглощается материалами, и создать защитную плёнку с высочайшей прозрачностью (для воздействия на фоточувствительный слой) — это очень и очень сложная задача. Использование многослойной плёнки из углеродных нанотрубок, что предложили в Imec, решает эту задачу и способно выдержать излучение сканера с мощностью источника до 600 Вт.

Защитная плёнка в данном случае располагается в нескольких миллиметрах от фотошаблона. Она защищает маску и её рисунок от попадания посторонних частиц. Поскольку защитная плёнка находится вне фокуса источника излучения сканера, весь скопившийся на ней мусор не вносит искажений в рисунок на фотошаблоне. Но на этом исследования не окончены. Дальше учёные сосредоточатся на повышении срока службы защитных плёнок и на разработке техпроцессов для их массового производства. Лет через пять подобные плёнки могут понадобиться полупроводниковой промышленности как воздух. Без них прогресс в EUV-литографии может быть затруднён.

Передовое предприятие TSMC способно выпускать до миллиона кремниевых пластин с 5-нм продукцией ежегодно

Технологические нюансы таковы, что почти для каждого нового техпроцесса TSMC вынуждена строить новое предприятие. Fab 18, на которой начался выпуск 5-нм изделий, сочетает шесть производственных корпусов. Здесь может ежегодно выпускаться до одного миллиона кремниевых пластин с 5-нм компонентами, как заявила TSMC на недавнем мероприятии.

Источник изображения: TSMC, AnandTech

Источник изображения: TSMC, AnandTech

К массовому производству 5-нм продукции Fab 18 приступила во втором квартале этого года, хотя строительство фабрики началось лишь в январе 2018 года. Сайт AnandTech сообщает, что к концу текущего года TSMC увеличит объёмы производства 5-нм продукции до 11 % от совокупного. Ранее представители TSMC признавались, что в показателях выручки 5-нм продукция к концу года будет определять до 10 % консолидированной выручки компании.

Источник изображения: TSMC, AnandTech

Источник изображения: TSMC, AnandTech

Этот же источник поясняет, что плотность дефектов при производстве 5-нм изделий на конвейере TSMC сейчас ниже, чем на аналогичном этапе жизненного цикла 7-нм техпроцесса. Не исключено, что это может объясняться более интенсивным использованием слоёв, обрабатываемых при помощи сверхжёсткого ультрафиолетового излучения (EUV). Переход на этот метод обработки уменьшает количество технологических этапов, на каждом из которых могут неизбежно возникать дефекты.

Инженеров TSMC работать с EUV научит сам производитель литографического оборудования ASML

Крупные заказчики могут рассчитывать на особые условия обслуживания. В отношениях между ASML и TSMC это проявилось в виде нового учебного центра, который поставщик литографического оборудования построил на юге Тайваня специально для подготовки местных кадров, работающих с EUV-сканерами голландского производства.

Источник изображения: Nikkei Asian Review

Источник изображения: Nikkei Asian Review

Как сообщает Nikkei Asian Review, строительство учебного центра для специалистов TSMC обошлось компании ASML в $16 млн. На церемонии открытия центра вице-президент ASML по глобальным операциям Марк Тин (Mark Ting) пообещал, что европейский производитель оборудования продолжит инвестировать в экономику Тайваня. Штат местных разработчиков за три года увеличится в два раза до 500 человек. Нанимать дополнительных сотрудников для исследовательского центра ASML начнёт в следующем году.

На Тайване сейчас установлено больше всего литографических сканеров ASML для работы со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV). По неофициальным данным, из 35 запланированных к поставке на этот год EUV-сканеров двадцать достанутся именно TSMC, которая свои передовые предприятия концентрирует на Тайване.

Учебный центр по подготовке специалистов к работе с EUV у ASML имеется и в Южной Корее, где он обслуживает потребности Samsung, но только подразделение на Тайване впервые сможет предложить обучаемым демонстрацию реального образца EUV-сканера. Стоимость одного сканера с сопутствующим оборудованием достигает $120 млн, но крупные клиенты вроде тех же TSMC и Samsung могут претендовать на скидки.

Как поясняет первоисточник, тайваньские власти пытаются убедить прочих поставщиков литографического оборудования и материалов для изготовления полупроводниковых компонентов увеличить локализацию продукции на острове Тайвань. С одной стороны, это позволило бы снизить риски обрыва логистических цепочек, как произошло в случае с пандемией. С другой стороны, концентрация производства TSMC на небольшом острове, подверженном природным катаклизмам, беспокоит некоторых клиентов. И США, и Китай ратуют за то, чтобы TSMC расширяла присутствие своих предприятий на территории соответствующих стран. К подобным призывам недавно присоединилась и Япония.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Первая попытка автономного судна пересечь Атлантический океан провалилась 25 мин.
NASA уже неделю не может починить бортовой компьютер космического телескопа «Хаббл» 46 мин.
Новая статья: Как выбрать и настроить память для Ryzen 5000, чтобы не профукать 15 % FPS на ровном месте 2 ч.
Монитор MSI Modern MD241P для повседневной работы оснащён портом USB Type-C 16 ч.
Xiaomi запатентовала систему подзарядки смартфонов звуковыми волнами 16 ч.
Представлен смартфон Vivo Y12A с процессором Snapdragon 439 и мощной батареей 16 ч.
Royole выпустила «чемодан разработчика» для проектирования гаджетов с гибким дисплеем 17 ч.
Близится выпуск смартфона Vivo V21e 5G с чипом Dimensity 700 и 32-Мп селфи-камерой 17 ч.
В России разработан аппарат для захвата внеземных нанообъектов и их доставки на Землю 18 ч.
Усилитель руля с прогрессивной характеристикой появится на электромобилях Tesla лишь через несколько лет 20 ч.