För tillverkning under 7 nanometer anses maskiner som kan generera och koncentrera extreme ultraviolet-strålning (EUV) mer eller mindre nödvändiga. I dagsläget är ASML ensam om att kunna ta fram dessa maskiner, som är de mesta avancerade doningar mänskligheten idag kan uppbringa och därtill är dyra att såväl köpa in som hålla i drift.
Nu lanserar Canon maskinen FPA-1200NZ2C, som ser ut att bli det första reella alternativet till ASML för tillverkning i spjutspetsen. Till skillnad från ASML:s maskiner i NXE-serien används här inte EUV utan en teknik kallad Nanoimprint Lithography (NIL), som länge ansetts ha potential att revolutionera tillverkningen av halvledare. Bedömare har länge talat om att NIL kan både förenkla tillverkningsprocessen och göra den mer kostnadseffektiv.
In contrast to conventional photolithography equipment, which transfers a circuit pattern by projecting it onto the resist coated wafer, the new product does it by pressing a mask imprinted with the circuit pattern on the resist on the wafer like a stamp. Because its circuit pattern transfer process does not go through an optical mechanism, fine circuit patterns on the mask can be faithfully reproduced on the wafer. Thus, complex two- or three-dimensional circuit patterns can be formed in a single imprint1, which may reduce the cost of ownership (CoO).
Som namnet antyder ”stämplar” NIL fysiskt en kretsdesigns egenskaper på kiselskivan, istället för att som med traditionella litografiska tekniker generera strålning med en särskild våglängd som koncentreras med flertalet speglar med stora förluster som följd. Att NIL inte behöver generera sådant ljus uppges resultera i betydligt lägre energiförbrukning vid tillverkning av avancerade halvledare.
En annan fördel är att det räcker med att ”stämpla” ett lager på kiselskivan en gång för att ta fram de detaljer som önskas. Med DUV och EUV kan de mest avancerade lagren i processen kräva exponering genom olika masker två eller fler gånger med tekniker som Multi Pattering, något som utöver högre energiförbrukning ökar felfrekvensen med lägre yield som resultat. Därtill skapar användning av sådan teknik längre ledtider i att ta fram en krets från ax till limpa.
Canon’s NIL technology enables patterning with a minimum linewidth of 14 nm, equivalent to the 5-nm-node required to produce most advanced logic semiconductors which are currently available. Furthermore, with further improvement of mask technology, NIL is expected to enable circuit patterning with a minimum linewidth of 10 nm, which corresponds to 2-nm-node.
Medan NIL som teknik är lovande är Canon inte riktigt ikapp gällande vad EUV-maskinerna från ASML kan åstadkomma. TSMC har nyligen inlett tillverkning på 3 nanometer och väntas under 2025–2026 gå över till 2 nanometer med vad som idag får anses var konventionell EUV-litografi. Även Intel ska inleda tillverkning på 2 nanometer (Intel 20) med start redan i slutet av 2024, även där med samma EUV-verktyg.
Canon å sin sida talar om att FPA-1200NZ2C kan skapa mönster med en minimibredd om 14 nanometer, vilket motsvarar det halvledarindustrin kallar 5 nanometer. Bolaget känner sig dock tillräckligt självsäkra att tala om framtida förbättringar, där NIL ska kunna använda masker för att trycka mönster med en minimibredd på 10 nanometer. Detta anges motsvara de framtida 2-nanometerstekniker som aviserats för framtiden.
Vidare talar Canon om andra användningsområden för NIL där små detaljer och hög precision krävs. Ett exempel som framhävs Extended Reality (XR), en term som samlar förstärkt (AR), virtuell (VR) och mixad verklighet (MR), där NIL kan användas för att stämpla mikrostrukturer om tiotals nanometer på metalinser.
Enligt Canon är tillkännagivandet av FPA-1200NZ2C en regelrätt lansering, vilket i ordets rätta bemärkelse bör betyda att den är redo för leverans till kunder. Skeptikerna är dock många kring att Canon från intet nått ett genombrott inom NIL, men än så länge handlar det enbart om tongivande röster som Canon mycket väl kan komma att motbevisas när de första maskinerna levereras och tas i bruk.
Ingår inte i USA:s handelsrestriktioner mot Kina
Samtidigt som Canons lansering av FPA-1200NZ2C överraskar många ingår tekniken inte i USA:s handelsrestriktioner mot Kina. Att maskinerna skulle tillåtas levereras till Kina som alternativ till EUV är dock föga troligt, då USA:s explicita mål är att kasta grus i landets förmåga att tillverka kretsar om 14/16 nanometer eller mer avancerade.
