Znajdź zawartość

AMD zaprezentowało niedawno 7-nanometrowe procesory z rodziny Ryzen 3, a Samsung może w ciągu najbliższych miesięcy rozpocząć produkcję kości w technologii 5-nanometrów. Stało się to możliwe dzięki temu, że w końcu poradzono sobie z problemami trapiącymi litografię w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV). Świat czekał na litografię EUV od 15 lat. To technika litograficzna kolejnej generacji, która pracuje ze źródłem światła o długości fali 13,4–13,7 nanometra. Możliwości EUV nie kończą się jednak na kościach AMD i Samsunga. W ciągu 6 lat możemy być świadkami debiutu pierwszych układów z bramką o długości 2 nanometrów. Postęp oznacza też, że świat znowu odskoczył Chinom. Państwo środka może nie być w stanie dorównać możliwościom technologicznym firm z USA, Korei Południowej i Tajwanu przez kolejnych 10–15 lat. Chiny importują większość układów scalonych, sprzedaż najnowszego sprzętu litograficznego do Chin jest zablokowana, nałożono też ograniczenia na zatrudnianie przez chińskie firmy czołowych światowych specjalistów od litografii. Chińskie zapóźnienie to m.in. wynik mniejszych wydatków na prace badawczo-rozwojowe. W 2018 roku największy chiński producent półprzewodników, Semiconductor Manufacturing International, wydał na prace badawczo-rozwojowe 550 milionów dolarów. Rok wcześniej Intel przeznaczył na ten cel ponad 13 miliardów USD. Dzięki EUV w ciągu najbliższej dekady możemy zejść do poziomu 2-nanometrowych układów scalonych. Co dalej? Trudno powiedzieć. Musimy zdać sobie sprawę, że odległości pomiędzy atomami krzemu w sieci krystalicznej wynoszą około 0,27 nanometrów. Oznacza to, że 2-nanometrowa bramka logiczna będzie miała szerokość zaledwie 7 atomów. Można się spodziewać wielu różnych propozycji nowych architektur. Producenci półprzewodników będą musieli coś wymyślić, zanim pojawi się technologia pozwalająca wytwarzać jeszcze mniejsze bramki logiczne. Na nią przyjdzie nam jednak sporo poczekać. « powrót do artykułu

Na urządzenia litograficzne kolejnej generacji będą mogły pozwolić sobie tylko nieliczne firmy. Sprawdzają się bowiem najbardziej pesymistyczne przewidywania dotyczące ich ceny. Dan Hutcheson, prezes firmy VLSI Research poinformował, że skanery litograficzne pracujące w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV) będą kosztowały.... 125 milionów dolarów za sztukę. Gdy w 2003 roku Intel przewidział, że tego typu urządzenia będą potrzebne i zaproponował ich budowę, przedstawiciele koncernu uważali, że skaneray EUV będą kosztowały około 20 milionów dolarów. Jednak Dan Hutcheson mówi, że nie powinniśmy się dziwić tak wysokiej cenie. Przypomina, że już wiele lat temu Risto Puhakka, który wówczas był prezesem VLSI Research przewidywał, dokonując porównania kosztu budowy skanera do piksela oferowanej przezeń rozdzielczości, że ceny mogą być aż tak wysokie. Wtedy wszyscy uważali, że to wielka przesada, a teraz zamawiają urządzenia w takiej cenie - mówi Hutcheson. Pomimo sporych opóźnień, spowodowanych ogromnymi kosztami i trudnościami technicznymi, litografia w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie powoli zdobywa rynek. Firma ASML sprzedała dwa skanery w wersji alfa. Nabywcami byli IMEC i Sematech. Cena urządzenia to podobno 60 milionów USD. Ponadto ASML ma zamówienia na sześć, czyli wszystkie, skanerów produkcyjnych NXE:3100. Cena pojedynczego urządzenia sięga ponoć 90 milionów USD. Firma zebrała też 10 zamówień na NXE-3300, czyli skanery EUV nowej generacji. Zostaną one kupione przez Barclays Capital, Hynix, IMEC, Intela, Samsunga, Toshibę i TSMC.

Podczas konferencji LithoVision 2010 wiele uwagi przyciągnęło wystąpienie przedstawicieli Intela. Z jednej strony poinformowali oni, że technologia litografii w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV) pojawi się, jak dla niej, zbyt późno, z drugiej zaś - że dostosują obecnie używane narzędzia do produkcji 11-nanometrowych układów scalonych. Problemy z EUV nie są dla nikogo tajemnicą. Jednak obecnie opóźnienie z wdrożeniem nowej technologii grozi komplikacjami na rynku półprzewodników. Intel miał nadzieję, że będzie w stanie wykorzystać EUV przy 22-nanometrowym procesie technologicznym, którego uruchomienie przewidziano na przyszły rok. Jednak, jak powiedział Yan Borodovsky, odpowiedzialny za zaawansowane technologie litograficzne w intelowskiej Technology and Manufacturing Group, EUV nie będzie gotowa na czas. Przynajmniej dla Intela pojawi się ona za późno. Dlatego też koncern, który obecnie używa wyłącznie urządzeń Nikona, ma zamiar przystosować je w tych procesach technologicznych, w których miał zamiar korzystać z EUV. Intel korzysta teraz ze 193-nanometrowych "suchych" skanerów Nikona do produkcji układów w technologii 45 nanometrów, a od niedawna korzysta z podobnych maszyn do litografii zanurzeniowej. Już w ubiegłym roku firma, obawiając się, że producenci sprzętu litograficznego nie będą w stanie dostarczyć jej na czas skanerów EUV, oznajmiła, że ma zamiar przystosować 193-nanometrowe skanery zanurzeniowe do produkcji 22-nanometrowych układów. Koncern nie wykluczył też, że rozważy przystosowanie takich maszyn do 15-nanometrowego procesu produkcyjnego, który chce wdrożyć w 2013 roku. Teraz firma mówi, że zastanawia się też nad produkowaniem w ten sposób również 11-nanometrowych układów. Przedstawiciele Intela mają jednak nadzieję, że do tego czasu pojawią się już odpowiednie urządzenia EUV lub do litografii bezmaskowej i 193-nanometrowe skanery będą stanowiły jedynie uzupełnienie nowej technologii. Na razie nie wiadomo, którą technologię wybierze Intel. Firma, by zdążyć z wdrożeniem w swoich liniach produkcyjnych skanerów EUV musi otrzymać je w 2011 lub 2012 roku. Urządzenia do litografii bezmaskowej muszą być dostępne najpóźniej w 2012 roku. Tymczasem na pojawienie się urządzeń EUV czeka coraz więcej firm. ASML Holding NV, producent urządzeń litograficznych, poinformował właśnie, że TSMC złożył zamówienie na EUV. To spora niespodzianka, bo dotychczas TSMC odrzucało możliwość korzystania z EUV. Firma nastawiała się na litografię bezmaskową. Współpracuje ona zresztą przy jej rozwoju z firmą Mapper Lithography BV. Na producentów urządzeń silny nacisk wywierają też inne firmy. Samsung oświadczył właśnie, że chce korzystać z technologii EUV, ale musi być ona gotowa do roku 2012. Wciąż jednak nie wiadomo, czy Nikon bądź ASML będą w stanie dostarczyć za dwa lata odpowiednie urządzenia. Na razie ASML oferuje swoim partnerom wersje "przedprodukcyjne". Producenci urządzeń do EUV wciąż zmagają się z poważnymi trudnościami. Kłopoty sprawiają zapewnienie im odpowiedniego zasilania, stworzenie fotorezystu oraz pozbawionych defektów masek. Sporym wyzwaniem będzie też cena. Już obecnie ASML sprzedaje "przedprodukcyjne" wersje urządzeń w cenie 90 milionów dolarów za sztukę.

Toshiba poinformowała o opracowaniu fotorezystu, który współpracuje z litografią w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV) i jest pierwszym nadającym się do wykorzystania w 20-nanometrowym procesie produkcyjnym. Szczegóły wynalazku zostaną omówione podczas 22nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference, która odbędzie się 19 listopada w Sapporo. Obecnie stosowane fotorezysty, korzystające z polimerów, nie są odpowiednie do wykorzystania w technologiach poniżej 20 nanometrów. Spowodowane jest to ich rozdzielczością. Prace nad urządzeniami litograficznymi zdolnymi do produkcji układów scalonych, których wielkość bramki nie przekracza 20 nanometrów są bardzo zaawansowane. Jednak dotychczas brakowało odpowiedniego fotorezystu. Toshiba opracowała przydatny fotorezyst wykorzystując do jego produkcji odmianę materiału zwanego truxene. Dzięki niemu już wyprodukowano testowy wzorzec o liniach grubości 22 nanometrów. Badania wykazały też, że jest on o 40% bardziej trwały od powszechnie używanego polihydroksystyrenu. Badania Toshiby dają nadzieję, że założenia zawarte w International Technology Roadmap for Semiconductors, zostaną zrealizowane. Zgodnie z nimi w roku 2013 rozpocznie się masowa produkcja układów w technologii 20 nanometrów.

AMD i IBM poinformowały o wyprodukowaniu pierwszego układu scalonego, który powstał przy użyciu litografii w dalekim ultrafiolecie (extreme ultra-violet – EUV). Technologia ta będzie wykorzystywana za około 8 lat do produkcji układów w procesie technologicznym 22 nanometrów. Testowa kość najpierw przeszła proces 193-nanometrowej litografii zanurzeniowej w należącej do AMD drezdeńskiej Fab 36. Jest to najbardziej zaawansowany proces technologiczny wykorzystywany obecnie przy masowej produkcji układów scalonych. Następnie krzemowy plaster dostarczono do centrum badawczego IBM-a w Albany. Tam użyto wspomnianego skanera litograficznego firmy ASML. Za jego pomocą stworzono pierwszą warstwę połączeń pomiędzy tranzystorami naniesionymi w Dreźnie na krzem. Po ich połączeniu chip poddano teston elektrycznym. Wykazały one, że prace zakończyły się powodzeniem. Teraz plastry wrócą do Niemiec, gdzie zyskają kolejną warstwę połączeń. Powstanie ona przy użyciu standardowych narzędzi dostępnych w Fab 36 i pozwoli na umieszczenie na chipie pamięci cache. Oczywiście litografię w dalekim ultrafiolecie wypróbowano już wcześniej, jednak dotychczas tworzono za jej pomocą część obwodów, nigdy zaś nie powstał cały układ. Kolejnym krokiem będzie stworzenie całego układu scalonego tylko i wyłącznie za pomocą EUV. Nowa technologia musi być gotowa do rozpoczęcia masowej produkcji najpóźniej do końca 2015 roku. International Technology Roadmap for Semiconductor przewiduje bowiem, że w 2016 roku będzie wdrażany 22-nanometrowy proces technologiczny. EUV wykorzystuje fale światła o długości 13,5 nanometra. To olbrzymia różnica w porównaniu z obecnie wykorzystywanymi 193-nanometrowymi falami.

Naukowcy pracujący dla Intela ujawnili, że prace nad fotolitografią w bardzo dalekim ultrafiolecie (EUV) posuwają się wolniej, niż przypuszczano. Dlatego też radzą, by producenci układów scalonych wdrażali obecnie dostępne techniki litograficzne do produkcji chipów w technologii 32 nanometrów. Mike Mayberry z Intela przyznał, że w ciągu ostatniego roku technologia EUV rozwinęła się tylko nieznacznie. W związku z licznymi problemami technologicznymi Intel stwierdził, że pierwsze maszyny do litografii EUV zacznie wykorzystywać dopiero w 2009 roku. Mimo problemów można jednak zauważyć pewien postęp. W sierpniu bieżącego roku firma ASML Holding NV dostarczyła pierwsze w historii urządzenie do litografii EUV. Warta 65 milionów dolarów maszyna przeznaczona jest jednak nie do produkcji układów, ale do dalszych badań nad rozwojem techniki litograficznej.