Видео: TRUMPF EUV lithography – This all happens in one second (Септември 2024)
Що се отнася до направата на чипове, по-малкият е по-добър. Тоест, по-малките транзистори водят до чипове, които пакетират повече функции в по-малка площ и исторически това доведе до непрекъснато подобряване на продуктите, както и до по-ниски изчислителни разходи, като плътността се удвоява на всеки две години или повече. Но през последните години това подобрение се забави, отчасти защото става все по-трудно да се използват конвенционални инструменти за литография, за да се създадат по-малките линии, необходими за по-малки чипове. Голямата надежда на индустрията за пробив е нещо наречено екстремна ултравиолетова (EUV) литография.
Пиша за EUV от години, а първите тестови машини бяха инсталирани преди около десетилетие в изследователски съоръжения за производство на чипове в SUNY и IMEC. Големите производители на чипове имат тестови EUV машини от години, но наскоро модернизират своите машини и инсталират нови модели, а сега открито говорят как ще използват EUV при своите 7 nm и 5 nm производствени възли.
Наскоро бях изненадан, когато научих, че някои от най-важните компоненти на EUV система всъщност се произвеждат в Уилтън, Кънектикът, на около 45 мили извън Ню Йорк.
Първо, някакъв фон. Всички чипове в електрониката, която използвате днес, се произвеждат в сложна серия от стъпки, включващи шаркиране с фотолитография, при което светлината преминава през маска върху силиконова вафла, нанасяне на материали върху вафлата и изтриване на нежеланите части последователно за изработка транзисторите и другите компоненти на чипа. Обикновено един чип ще премине през много стъпки по литография, създавайки множество слоеве. На практика във всички водещи сегашни чипове производителите използват процес, наречен 193nm потапяща литография или DUV (дълбока ултравиолетова) литография, при която светлината с дължина на вълната 193nm се пречупва през течност върху фоторезист, за да създаде тези модели.
Този вид литография има ограничение - доколкото размерът на линиите, които може да създаде при преминаване - така че в много случаи производителите на чипове се обръщат към многократно рисуване на един слой, за да създадат предложения дизайн. Всъщност двойното моделиране вече е нещо обичайно и най-новото поколение чипове от Intel и други използват техника, наречена самостоятелно подравнено четворно рисуване (SAQP). Но всяка допълнителна стъпка на рисуване отнема време и грешките при правилното подравняване на моделите могат да затруднят перфектното изработване на всеки чип, като по този начин намаляват добива на добри чипове.
Екстремалната ултравиолетова (EUV) литография използва светлина с по-малка дължина на вълната от 13, 5 nm. Това може да създаде много по-фини функции, но също така създава много технически предизвикателства. Както веднъж ми беше обяснено, вие започвате с пръскане на разтопен калай със скорост 150 мили в час, удряте го с лазер в предимпулс, за да го разпределите, взривявате го с друг лазер, за да създадете плазма и след това отскачате светлината огледала за създаване на лъч, който трябва да удари вафлата точно на точното място. С други думи, това е като да се опитате да ударите бейзбол в едно-инчова зона на точно същото място в трибуните 10 милиарда пъти на ден. За да се постигне тази работа, е необходим мощен плазмен източник за захранване на светлината и тъй като е толкова сложен, процесът изисква точно подравняване на всички части в системата.
Поради тази сложност, ASML - големият холандски производител на литографски инструменти - е единствената компания, която прави EUV машини, а устройствата изискват части и модули от редица съоръжения. Фабриката във Уилтън днес прави критични модули както за DUV, така и за EUV машини, по оптика и прецизна механика, според ASML Fellow Chip Mason.
По-специално фабриката Wilton прави модула, който поема горната трета от сегашната машина Twinscan NXE: 3350B, която управлява и точно подравнява степента на кутията, което от своя страна държи маската, през която светлината се свети, за да направи шарката, т.е. както и сензори за подравняване и изравняване на вафли. Самият горен модул се състои от други модули, произведени във фабриката.
Генералният мениджър на ASML Wilton Бил Амалфитано обясни как в машина от EUV горният модул обработва кутията, долният обработва вафлата, а средният обработва много точна оптика, произведена от Zeiss.
Както Мейсън го обясни, прецизното позициониране и изравняване на кутията с оптиката е от решаващо значение при направата на чиповете. За целта екипът във Уилтън работи с екипи в Холандия, група за компютърна литография в Сан Хосе и група по метрология. Машината постоянно измерва къде са нещата и подава обратно корекции в процес, известен като „холистична литография“. Всички части се изпращат обратно до ASML във Veldhoven, Нидерландия, където след това се интегрират в пълната система.
Крайните машини са доста големи - доста големи по размер на стаята. Мейсън отбелязва, че всяко ново поколение литографски инструменти води до по-труден процес с по-големи машини, създаващи все по-малки функции. Към този момент той каза, че никой не може да бъде експерт в целия процес, така че това изисква голяма работа в екип, както в завода, така и в другите места на компанията.
„Не е като преди 10 години, когато беше лесно“, пошегува се Мейсън, отбелязвайки, че по-старите процеси също „изглеждаха невъзможни по онова време“.
Колкото и сложни да са, сегашните EUV машини не са в края на линията. Мейсън каза, че фирмата работи върху EUV с висока NA (цифрова бленда), заедно с подобрения в холистичната литография и допълнителни функции за корекция на оптичната близост, за да може да отпечатва дори по-фини функции. Подобряването на плътността на транзисторите е "значителна работа", каза Мейсън, като отбеляза, че служителите в съоръжението се чувстват отговорни да доставят новата технология.
Имах възможност да се разходя из завода с ASML Wilton GM Бил Амалфитано, който обясни, че производството е извършено в чиста стая с площ от 90 000 квадратни метра, в съоръжение с площ от 300 000 квадратни фута.
Изчистената стая изглежда е еквивалентна на около две истории и дори това изглежда тясно за някои от най-новото оборудване, като пълните машини на Twinscan EUV. Всичко изглежда много добре организирано, с различни станции за създаване на десетките различни подсистеми, които влизат в крайните модули, и всичко цветно кодирано по функция.
Любопитно ми беше как този вид работа се озова в Кънектикът. Мейсън и Амалфитано, които работят в съоръженията от много години, обясниха, че всичко започна преди години, когато Перкинс-Елмър, тогава в Норуалк, създаваше модерна оптика за неща като огледала за телескопа Хъбъл. Тази компания започва работа по литографски инструменти в края на 60-те години и в крайна сметка се превръща в един от основните доставчици със своите инструменти Micralign. Perkins-Elmer продаде дивизията на Silicon Valley Group през 1990 г., която я преименува на Silicon Valley Group Lithography (SVGL), която от своя страна беше придобита през 2001 г. от ASML.
По пътя, обясни Амалфитано, съоръжението продължава да се разширява. Сега работят повече от 1200 души - и растат - от около 16 000 общо служители на ASML.
Любопитни сте за скоростта на вашия широколентов интернет? Тествайте го сега!
