För att möjliggöra nästa generations spjutspetstekniker krävs bättre litografiverktyg och här spelar nederländska ASML en central roll. Bolaget har idag monopol på maskiner med strålning av typen extreme ultraviolet (EUV), som är mer eller mindre ett krav för tekniker mer avancerade än 7 nanometer. Medan första generationen blivit en succé kan detsamma inte sägas om den andra med beteckningen High-NA, som kritiserats för att vara för dyra.
Nu rapporterar Reuters att en av kritikerna, världens största kontraktstillverkare TSMC, är på väg att få hem en första EUV-scanner av typen High-NA. Leveransen av en första maskin till TSMC ska ske under innevarande år 2024 och sannolikt är fler att vänta relativt snart därefter. Samma uppgifter gör nämligen gällande att ASML har ordrar på ett dussintal maskiner till ”samtliga EUV-kunder”, det vill säga Intel, TSMC, Samsung, SK Hynix och Micron.
Att TSMC förr eller senare skulle omfamna High-NA EUV bör inte inte komma som en överraskning, däremot att det ser ut att ske så tätt inpå bolagets många utspel om att tekniken inte behövs – idag. Bolaget är i full gång att färdigställa 2025 års tillverkningsprocess 2 nanometer (N2) och dess efterföljande förfinade variant 1,6 nanometer (A16) till 2026–2027, och i båda fall ska Low-NA EUV vara fullt tillräcklig för storskalig produktion.
Under perioden 2027–2028 avser TSMC introducera 1,4 nanometer (A14), som till skillnad från A16 blir ett regelrätt nodskifte. Det är möjligt att det här blir tidpunkten då bolaget börjar nyttja High-NA EUV i stor skala och det är därför rimligt att de anskaffar en första maskin under 2024. Med endast ett par år kvar bör bolaget inom kort ha de grova penseldragen klara för hur en A14-teknik ska se ut och om de ska hålla schemat behöver testproduktion inledas 2025. Med andra ord behöver de få åtminstone en High-NA EUV-maskin installerad och klar, förutsatt att tekniken är aktuell för A14. Timingen för en första leverans talar i alla fall för det.
Att High-NA EUV kritiseras har dels att göra med kostnaden för själva maskinen, som med en prislapp på närmare 400 miljoner USD kostar cirka två gånger upp mot en Low-NA EUV. Till detta kommer hög driftkostnad och att varje kiselskiva (eng. wafer) behöver lång exponering med High-NA EUV, vilket i dagsläget gör det mer lönsamt att använda Low-NA EUV med multi-patterning där samma upplösning uppnås med fler exponeringar. Detta trots att flera exponeringar per automatik innebär högre komplexitet vid tillverkning.
Kritiken mot High-NA EUV har dock hörsammats av ASML, som i slutet av maj talade om att de arbetar på att göra tekniken mer kostnadseffektiv. Den viktigaste åtgärden bolaget pekade på är att drastiskt öka produktionstakten. Där dagens maskiner klarar av att behandla 200 kiselskivor i timmen siktar de på att med framtida modeller nå 400–500 kiselskivor. Ett rimligt antagande är att den sådan drastisk ökning gör styckpriset per maskin högre, men att den snabbare tillverkningen ger kunder en långsiktigt högre avkastning (ROI).
Det som gör EUV-maskiner av typen High-NA intressant är dess högre apertur, förkortat NA för numerical aperture. Första generationens Low-NA har ett NA-värde om 0,33 och upplösningen 13,5 nanometer och kan således etsa mönster så små som just 13,5 nanometer med en exponering. Med High-NA är NA-värdet 0,55 och upplösningen 8 nanometer, vilket gör det möjligt att tillverka 1,7 gånger mindre transistorer och därigenom öka densiteten i en krets 2,9 gånger. Det här är någonting som Low-NA idag kan matcha och rentav trumfa mer kostnadseffektivt genom flera exponering.
Att TSMC får in sin första High-NA EUV-maskin ska ses i ljuset av att Intel sedan långt tillbaka slagit på stora trumman för tekniken och fick en första maskin installerad under våren. Trots de kostnader som tekniken är förknippad med idag hoppas Intel att den ska göra att bolaget åter placerar sig i tillverkningsteknisk framkant, för att på så sätt locka högprofilerade kunder till sin nya verksamhet för kontraktstillverkning. Av den anledningen ska bolaget också ha placerat ordrar på större delen av ASML:s volymer under 2024.
