Nyligen meddelade Tesla och SpaceX en initial investering om 16,8 miljarder USD i Terafab – Elon Musks ambitiösa plan för att möta hans bolags behov inom bland annat elfordon, rymdsektorn och AI. Planen för projektet är inte enbart att bygga en anläggning med tillverkning enligt beprövade metoder, utan att på sikt göra detta med ”innovativa och normbrytande lösningar”.
Nu framgår att Terafab kan komma att använda en alternativ lösning till ASML:s scanners för EUV-litografi, en teknik det nederländska bolaget har monopol på och prissätter därefter. Detta antydde Elon Musk på den egna plattformen X (tidigare Twitter), som svar till en användare som noterade en ring i mitten av Terafab-komplexet och spekulerade kring att det är en synkrotron – en form av partikelaccelerator. Svaret som förmedlades av entreprenören var kort och gott ”FEL FTW”.
FEL är kort för frielektronlaser som kan producera EUV-ljus genom att accelerera en stråle av elektroner till nära ljusets hastighet. Dessa passerar sedan genom en undulator bestående av en struktur av dipolmagneter, som i sammanhanget kan vara antingen traditionella eller kraftigt nedkylda med supraledande egenskaper vilket innebär att de leder elektricitet (elektroner) utan motstånd. Med en FEL är magneterna alternerade på ett sätt som tvingar elektroner till en sicksackrörelse, vilket klumpar ihop elektronerna för att avge önskad strålning.
Att använda partikelacceleratorer för att producera EUV-strålning för kretstillverkning är någonting det forskats kring under längre tid och är ett av alternativen Kina tittar på, som alternativ till de EUV-maskiner från ASML som lyder under amerikanska exportkontroller. Det finns även ett antal startups, däribland amerikanska Semi, Tau Systems och XLight, som på sikt hoppas kunna kommersialisera tekniken.
Medan det på pappret är möjligt att använda EUV-ljus från en partikelaccelerator för kretstillverkning har det tidigare avfärdats, bland annat av just ASML när bolaget i forskningsstadiet kring EUV ansåg tekniken vara för dyr. Kostnadsbilden handlar inte enbart om material utan även om den stora areal som krävs för att göra en tillräckligt stor och därmed kraftfull partikelaccelerator. Det senare skulle kunna vara ett mindre bekymmer med Terafab, som enligt SpaceX ska bli världens i särklass största byggnad och enligt Semi14:s uppskattningar kan bli uppemot 5–10 gånger större än dagens största Gigafab-komplex från TSMC.
Huruvida en partikelaccelerator med FEL kan skalas upp för att bli ekonomiskt gångbar jämfört med ASML:s EUV-maskiner, som beroende på modell har ett pris om 200–400 miljoner USD och därtill skyhöga driftkostnader, återstår att se. En viktig del i kalkylen är samtidigt att ASML:s orderböcker är fyllda för flera år framöver och att det helt enkelt inte finns tillräckligt med EUV-maskiner att tillgå för att möta världens behov – något som kan göra även ett dyrare alternativ i brist på annat önskvärt.
