Det belgiska forskningsinstitutet Imec har tillsammans med nederländska litografitillverkaren ASML demonstrerat branschens första mönster lämpliga med High NA EUV för bruk i kretsar av logik- och DRAM-typ. Vad som i praktiken har uppnåtts med hjälp av litografitekniken är linjer med bredden 9,5 nanometer, vilket motsvarar en pitch om cirka 19 nanometer – i sin tur lämpligt för produktion av kretsar i den framtida 1,4-nanometersklassen med en enda litografisk exponering.
Demonstrationen utfördes i nederländska Veldhoven på ett förproduktionsexemplar av ASML:s High NA-scanner Twinscan EXE:5000, sannolikt världens första i sitt slag. Där har utrustningen enligt Tom’s Hardware varit installerad under mindre än ett års tid. Under april månad demonstrerade ASML och Imec sina första High NA-exponeringar – raka linjer på kisel med bredden 10 nanometer.
Framstegen och demonstrationerna markerar också startskottet för foundries att utveckla sina egna processer med hjälp av utrustningen, där Intel och Samsung väntas bli först ut med tekniken för logik, medan Samsung, SK Hynix och Micron väntas anamma den för minnestillverkning. Världens största kontraktstillverkare TSMC har tidigare flaggat för att bolaget inte kommer behöva nyttja High NA EUV (extreme ultraviolet) förrän med just 1,4 nanometer, men mottog trots detta nyligen sin första maskin av samma modell som ASML och Imec nu demonstrerat tillverkning på.
Redan första generationens EUV-teknik har kritiserats för att vara extremt kostsam, där varje enskild scanner betingat runt 200 miljoner USD styck. Det kombinerat med att utvecklingskostnaderna för avancerade kretsar har inneburit att övergången till kretsar på 3 nanometer dröjt längre än tillverkare som TSMC önskat. Den taiwanesiska tillverkaren produktionsstartade sina 3-nanometersprocesser redan år 2022, men har först under 2024 nått ”stark” efterfrågan – som en naturlig följd av prisläget.
Med High NA EUV-utrustning är ASML:s mål att minska antalet litografiska processteg, men detta balanseras sannolikt upp av dels det ökade priset för en scanner likt Twinscan EXE:5000, nu närmare 400 miljoner USD per enhet. Tillverkningen med EUV är jämfört med DUV (deep ultraviolet) också energikrävande och en avancerad krets kräver på grund av sin komplexitet ett större totalt antal processteg än tidigare, trots färre litografisteg.
Att ASML och Imec redan nu lyckas åstadkomma framtidens halvledarstrukturer om 9,5 nanometer med en enda litografisk exponering befäster halvledarkonstens som världens mest avancerade teknologi. När Intel och Samsung rullar ut sina 1,4-nanometersprocesser under år 2027 lär vi bli varse hur många som är villiga att betala för kalaset.
