Нидерландская компания ASML сообщила о создании первых образцов полупроводниковых изделий с помощью своего первого литографического сканера со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением и проекционной оптикой с высокой числовой апертурой со значением 0,55 (High-NA EUV). Событие является важной вехой не только для ASML, но и для технологии High-NA EUV в целом.

Источник изображения: ASML

«Наша High-NA EUV-система в Вельдховене напечатала первые в мире линии плотностью 10 нанометров. Визуализация была сделана после того, как оптика, датчики и стадии прошли процесс грубой калибровки. Далее планируется доведение системы до полной производительности и получение тех же результатов в полевых условиях», — говорится в заявлении ASML.

В настоящее время ASML создала всего три литографические системы High-NA EUV. Одна собрана в штаб-квартире компании ASML в Вельдховене (Нидерланды), другую собирают на американском заводе Intel D1X недалеко от Хиллсборо, штат Орегон. Третья будет собрана в Imec, ведущем научно-исследовательском институте полупроводников в Бельгии.

Похоже, ASML стала первой компанией, объявившей об успешном создании образцов с использованием системы литографии High-NA EUV, что является важной вехой для всей полупроводниковой промышленности. ASML собирается использовать свой сканер Twinscan EXE:5000 только для исследования и совершенствования технологии.

В свою очередь, Intel планирует использовать Twinscan EXE:5000, чтобы научиться применять EUV-литографию с высокой числовой апертурой для массового производства чипов. Сканер будет применяться для R&D-проектов с использованием её фирменного техпроцесса Intel 18A (класс 1,8 нм). А вот сканер следующего поколения, Twinscan EXE:5200, планируется задействовать для производства чипов согласно техпроцессу 14A (класс 1,4 нм).

Сканер ASML Twinscan EXE:5200, оснащённый оптикой с числовой апертурой 0,55, предназначен для нанесения элементов чипов с разрешением 8 нм, что является значительным улучшением по сравнению с текущими EUV-системами, обеспечивающими разрешение 13 нм. Новая технология позволяет сократить размеры транзисторов в 1,7 раза и обеспечить увеличение их плотности в 2,9 раза за одну экспозицию по сравнению с инструментами с низкой числовой апертурой (Low-NA EUV).

Сканеры с низкой числовой апертурой тоже позволяют добиться такого уровня разрешения, однако в таком случае требуется использование более дорогостоящего метода двойного шаблона. Переход на системы с литографией High-NA EUV необходим для выпуска чипов согласно нормам ниже 3 нм, массовое производство которых планируется начать в 2025–2026 годах. Применение High-NA EUV-литографии позволяет исключить необходимость в использовании двух проходов с двумя шаблонами, тем самым оптимизировать производственные процессы, потенциально повысив производительность и сократив производственные расходы. С другой стороны, инструменты с высокой числовой апертурой стоят до 400 миллионов долларов каждый и имеют свои недостатки, которые усложняют переход к более совершенным технологическим процессам.

Компания Intel недавно дала понять, какие новшества планирует использовать после освоения выпуска чипов по техпроцессу Intel 18A в следующем полугодии. К 2026 году ей предстоит внедрить в массовом производстве оборудование с высоким значением числовой апертуры (High-NA EUV), и монтаж первого литографического сканера ASML такого класса уже начался на площадке в Орегоне.

Источник изображения: Intel

Напомним, что в качестве эксперимента Intel будет использовать сканер с поддержкой High-NA EUV ещё в рамках технологии Intel 18A, но исключительно в своём исследовательском центре в Орегоне, где он сейчас проходит процедуру монтажа и наладки после доставки из Нидерландов. В серийном варианте технологию начнут использовать только после освоения техпроцесса Intel 14A в 2026 году, она же поможет освоить техпроцесс Intel 10A в 2027 году.

Недавно Intel опубликовала короткий видеоролик с кадрами доставки первого литографического сканера ASML Twinscan EXE:5000, который обладает высоким значением числовой апертуры и позволит выпускать чипы по технологиям от Intel 14A и ниже, если брать исключительно серийную продукцию. Поставка компонентов этого сканера, который в разобранном состоянии занимает 250 контейнеров, началась ещё в прошлом году, но только сейчас Intel опубликовала видео с процессом разгрузки оборудования и его монтажа в своём исследовательском центре в Орегоне. Как правило, коллективу из 250 инженеров на монтаж и настройку одного сканера требуется до шести месяцев. Как можно судить по видео, из Нидерландов в США компоненты сканера доставляются по воздуху, что позволяет рассчитывать на сокращение сроков доставки по сравнению с морским путём.

Напомним, что недавно аналогичный сканер был в тестовом режиме запущен компанией ASML в Нидерландах, поэтому у специалистов компании, которые будут помогать Intel в движении к соответствующему рубежу, уже будет опыт в этой сфере. Оборудование нового поколения позволяет сократить размеры транзисторов в 1,7 раза и увеличить плотность их размещения в три раза по сравнению с существующими техпроцессами. Предполагается, что один литографический сканер нового поколения стоит около $380 млн, поэтому компании Intel придётся серьёзно вложиться в закупку профильного оборудования, прежде чем начать серийный выпуск продукции по технологии Intel 14A.

В конце декабря прошлого года нидерландская компания ASML отгрузила первый экземпляр литографического сканера поколения EUV High-NA, который характеризуется высоким значением числовой апертуры и повышает разрешающую способность оборудования при производстве полупроводниковых компонентов. Получателем этой установки стала компания Intel, но руководство SK hynix утверждает, что этот корейский производитель памяти тоже интересуется таким оборудованием.

Источник изображения: SK hynix

Отметим, что производители памяти в целом достаточно долго тянули с переходом на так называемую EUV-литографию, и та же SK hynix начала применять профильное оборудование только в 2021 году при производстве микросхем памяти типа DRAM. По информации Business Korea, генеральный директор SK hynix Квак Но Чон (Kwak Noh-jung) на мероприятии Ассоциации производителей полупроводниковой продукции Южной Кореи поделился некоторыми планами компании относительно развития бизнеса.

Во-первых, он заявил, что не может комментировать слухи о готовности SK hynix построить предприятие по упаковке чипов HBM непосредственно в штате Индиана. По его словам, все американские штаты являются потенциальными кандидатами на размещение подобного предприятия.

Во-вторых, глава SK hynix опроверг возобновление переговоров между Western Digital и Kioxia о покупке бизнеса последней. Как известно, именно SK hynix своими возражениями сорвала эти переговоры в прошлом году. Неизменной остаётся позиция SK hynix по этому вопросу и сейчас, как отметил глава компании. Впрочем, он добавил, что если Kioxia готова к взаимовыгодному сотрудничеству с SK hynix, то последняя всегда готова рассмотреть соответствующие предложения.

Наконец, глава SK hynix признался, что компания готовится получить от ASML оборудование для производства чипов памяти с использованием EUV-литографии с высоким значением числовой апертуры. При этом он отказался пояснять, когда данное оборудование начнёт применяться компанией в условиях массового производства, но дал понять, что это произойдёт в нужный момент.

На конференции Innovation 2023 компания Intel обновила информацию о своих планах по использованию литографических установок со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением и высокой числовой апертурой (High-NA EUV), которые должны стать краеугольным камнем её будущих техпроцессов. Согласно новому плану, серийное производство продукции на основе техпроцесса Intel 18A будет вестись на существующем оборудовании, а сканеры high-NA EUV станут использоваться для выпуска компонентов последующих поколений.

Источник изображения: anandtech.com

Системы с высокой числовой апертурой представляют собой новое поколение фотолитографических машин со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением. Они оборудуются оптикой с числовой апертурой 0,55 — на EUV-машинах первого поколения используется оптика с 0,33. Сканеры нового образца будут незаменимы при выпуске продукции по нормам менее 2 нм или 20 Å. В 2021 году Intel представила дорожную карту, согласно которой взяла на себя обязательство освоить «5 техпроцессов за 4 года», а также объявила, что станет ведущим заказчиком машин High-NA EUV от ASML и получит первый серийный экземпляр такой машины — она должна была заложить основу для узла Intel 18A.

Но уже после 2021 года компания скорректировала планы в «хорошую» сторону — ей удалось опередить график, и в 2022 году стало известно, что во второй половине 2024 года или в 2025 году производство по технологии Intel 18A будет уже прекращено. Но с учётом того, что дата выпуска машин High-NA EUV нидерландской ASML не изменились, возник вопрос, как эти системы впишутся в данную стратегию, и в особенности её часть, касающуюся узла Intel 18A. Как выяснилось, эта технология больше не предусматривает работы с передовым оборудованием — серийное производство компонентов на основе Intel 18A будет осуществляться на существующей технике, то есть на EUV-сканерах ASML NXE 3000. А линейка 18A станет лишь испытательной площадкой для оборудования High-NA EUV — в серийном производстве оно будет применяться для продукции последующих поколений. Пока эта продукция в документах компании проходит под общим обозначением Intel Next.

Глава Intel Пэт Гелсингер (Pat Gelsinger) в своём выступлении на Innovation 2023 заявил, что первая машина High-NA EUV поступит в конце текущего года. Он даже пошутил, что это будет рождественский подарок для доктора Энн Келлехер (Ann Kelleher), исполнительного вице-президента Intel и директора компании по развитию технологий. Производитель, по его заверению, хорошо продвинулся в работе над Intel 18A: уже почти готов комплект PDK 0.9 (Process Design Kit) — последняя предсерийная версия. Запуск серийного производства на основе этой технологии запланирован на I квартал 2024 года. Предположительно речь идёт о процессорах семейства Panther Lake.