I samband med halvledarinstitutet IMEC:s konferens ITF World 2024 gick ASML ut med att de slagit nytt densitetsrekord. Bolaget fortsätter arbeta på att utveckla sina världsledande EUV-maskiner och intern High-NA-variant för ”pathfinding” har de lyckats etsa 8 nanometer täta linjer. ASML:s besked kommer inte ens två månader efter att de gick ut med att de lyckats etsa linjer om 10 nanometer.
Att ASML lyckats etsa mönster om 8 nanometer bör inte komma som en större överraskning då bolagets senaste generations EUV-verktyg av typen High-NA, high numerical aperture, med NA-värdet 0,33 har en teoretisk upplösning om just 8 nanometer. Detta gör att maskinerna i teorin ska klara av att etsa det måttet med en enskild exponering, något bolaget nu alltså visat är möjligt.
Egenskaperna hos EUV-maskinerna av High-NA-typ finputsar egenskaperna från första generationens Low-NA, low numerical aperture, där NA-värdet är 0,33 och upplösningen 13,5 nanometer. Detta gör att High-NA i teorin ska kunna göra transistorer som är 1,7 gånger mindre och därmed öka transistordensiteten i en krets 2,9 gånger. Det teoretiska övertaget är dock med en exponering och räknar inte med multi-patterning, som i stor utsträckning används av industrijättarna Intel, Samsung och TSMC med Low-NA.
ASML har fått en trög säljstart med sina High-NA-maskiner, vilket tillskrivs att Low-NA är mer ekonomiskt gångbart. Medan High-NA klarar av att göra mindre mönster med en exponering trumfar Low-NA detta vid användning av multi-patterning. Att göra flera exponeringar är kopplat till ökad komplexitet och därigenom kostnad, men i det här fallet är prispåslaget vid inköp av High-NA-maskiner och driftkostnaden så hög att den sanningen inte gäller idag.
För att råda bot på de ekonomiska nackdelar High-NA för med sig talar ASML om att de arbetar på att åstadkomma en betydande ökning i tillverkningshastighet. Dagens maskiner klarar av att behandla 200 kiselskivor i timmen, men med framtida High-NA-maskiner är målet 400–500 kiselskivor. Ett rimligt antagande är att en sådan drastisk ökning medger ytterligare inköpskostnader, men en snabbare tillverkningsprocess kan väga över för att ge bolagets kunder en långsiktigt högre avkastning på sina investeringar (ROI).
Förutom att arbeta vidare på att förbättra nuvarande generations EUV-teknik blickar ASML mot framtiden med Hyper-NA – hyper numerical aperture. Med Hyper-NA är målet ett aperturvärde om uppemot 0,75 medan och målet för upplösning ännu inte angivits. Att ASML inte gör konkreta utfästelser går att tillskriva att maskinerna inte tros stå klara förrän 2030. Det är inte heller säkert att Hyper-NA blir verklighet.
Tekniskt sett ser ASML inga hinder för att på sikt tillverka Hyper-NA-maskiner utan problemet ligger återigen i kostnaden. Dagens Low-NA-verktyg har en prislapp om knappt 200 miljoner USD och någonstans runt det dubbla är fallet för High-NA, medan Hyper-NA skulle bli betydligt dyrare än så. Förutom inköp och driftkostnad är ytterligare ett problem för High-NA att de är fysiskt större, vilket gör att de endast kan installeras i nya fabriker anpassade för maskinerna. Detta är något som kan komma att bli fallet även för Hyper-NA om de väl bli aktuella.
Huruvida Hyper-NA blir verklighet är av allt att döma ett gemensamt industribeslut, där ASML å sin sida redan funderar på hur de ska kunna få ned kostnaderna. På andra sidan står potentiella kunder, som behöver fälla avgörandet om huruvida det vore ekonomiskt gångbart med Hyper-NA eller om High-NA med multi-patterning konkurrerar ut tekniken innan den ens gått in i produktion.
