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लेस लिथोग्राफी ने EUV लिथोग्राफी को 10 गुना छोटे एटम बीमों से प्रतिस्थापित किया
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सेमीकंडक्टर लिथोग्राफी आधुनिक दुनिया के समर्थन में सबसे महत्वपूर्ण तकनीक है, जो चिप्स, मेमोरी, एआई हार्डवेयर और विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण की नींव बनाती है। आज तक, लिथोग्राफी, या अधिक सटीक रूप से फोटोलीथोग्राफी, का सिद्धांत उसी तरह है जैसा कि यह आविष्कार के समय था।
एक शक्तिशाली प्रकाश स्रोत उत्सर्जित, केंद्रित और निर्देशित किया जाता है, ताकि वह सिलिकॉन वेफ़र पर पैटर्न को उत्कीर्ण कर सके, जिससे ट्रांजिस्टर और अन्य सूक्ष्म घटक बनते हैं जो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स को संभव बनाते हैं।
स्रोत: Fabricated Knowledge
बेशक, यह एक अत्यधिक सरलीकरण है, क्योंकि वास्तविक उत्पादन प्रक्रिया में कई अन्य चरण शामिल होते हैं जैसे सामग्री जोड़ना और हटाना, अशुद्धियों को हटाना, तैयार उत्पादों को स्थिर करना और पैकेजिंग करना आदि। फिर भी, फोटोलीथोग्राफी अक्सर सबसे महत्वपूर्ण चरण होती है।
यह बात सबसे उन्नत लिथोग्राफी रूप, EUV (एक्सट्रीम अल्ट्रावायलेट) लिथोग्राफी द्वारा पूरी तरह स्पष्ट होती है, जो सिलिकॉन वेफ़र को यथासंभव छोटे पैटर्न में उत्कीर्ण करने के लिए उच्च शक्ति वाले यूवी किरणों का उपयोग करती है। यह तकनीक लगभग पूरी तरह से एक ही कंपनी, डच ASML (ASML ) (अधिक जानकारी के लिए हमारी कंपनी पर निवेश रिपोर्ट देखें) द्वारा नियंत्रित है, हालांकि चीन सक्रिय रूप से इस तकनीक का अपना स्वतंत्र संस्करण विकसित करने की कोशिश कर रहा है।
“चिप्स दुनिया को चलाते हैं। और उनका निर्माण लगातार कठिन होता जा रहा है। आज के सबसे उन्नत लिथोग्राफी मशीनों की कीमत प्रति इकाई €380 मिलियन से अधिक है, और अगली पीढ़ी की कीमत €700 मिलियन से अधिक होने की उम्मीद है। वे अत्यधिक जटिल, ऊर्जा‑गहन और एक ही आपूर्तिकर्ता से आती हैं।
आज तक, लिथोग्राफी मुख्यतः अधिक सटीक और शक्तिशाली प्रकाश स्रोत के साथ आगे बढ़ी है, जो अधिक ऊर्जा‑सघन तरंगदैर्ध्य और जटिल नियंत्रण प्रणालियों की ओर बढ़ी है।
हालाँकि, यह प्रक्रिया जल्द ही एक सीमा तक पहुँच सकती है, क्योंकि कोई भी फोटोलीथोग्राफी उस प्रकाश की तरंगदैर्ध्य से अधिक सटीक नहीं हो सकती जिसका वह उपयोग करती है।
स्रोत: Allresist
इसी कारण से दुनिया भर की शोध टीमें वैकल्पिक तकनीकों पर काम कर रही हैं जो और भी अधिक परिष्कृत और शक्तिशाली कंप्यूटिंग घटक बना सकें, विशेषकर एआई के युग में जहाँ निरंतर अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है।
इन वैकल्पिक तकनीकों में से एक यह हो सकता है कि प्रकाश के बजाय सीधे व्यक्तिगत एटम का उपयोग किया जाए, यह दृष्टिकोण नॉर्वेजियन कंपनी Lace Lithography द्वारा समर्थित है। कंपनी ने मार्च 2026 में सीरीज़ A फंडिंग में $40 मिलियन जुटाए हैं, और यह माइक्रोसॉफ्ट द्वारा समर्थित है।
प्रकाश से एटम तक
मूर का नियम कड़ी सीमाओं से टकरा रहा है
फोटोलीथोग्राफी अत्यंत सटीक हो सकती है, लक्ष्य सिलिकॉन वेफ़र को नैनोमीटर स्तर पर उत्कीर्ण करती है। हालांकि, मौलिक भौतिकी कारणों से, कोई भी प्रकाश अपनी स्वयं की तरंगदैर्ध्य से अधिक सटीक नहीं हो सकता।
तकनीकी शब्दों में, मुख्य समस्या विवर्तन सीमा (diffraction limit) है, जहाँ विभिन्न प्रकाश किरणें एक‑दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने लगती हैं और वांछित पैटर्न धुंधला हो जाता है।
स्रोत: ResearchGate
इसलिए जबकि अधिक शक्तिशाली EUV प्रकाश मदद कर सकता है, यह भौतिकी की कड़ी सीमा तक पहुँच जाएगा, संभवतः अगले 10 वर्षों में। यह मूर का नियम को बाधित कर देगा, जो अर्ध‑वार्षिक ट्रांजिस्टर घनत्व को दोगुना करने की उद्योग‑व्यापी प्रवृत्ति है।
“परिणामस्वरूप वैश्विक अर्थव्यवस्था के हृदय में एक उत्पादन बाधा उत्पन्न होती है, ठीक उसी समय जब एआई कंप्यूट की अभूतपूर्व मांग को चला रहा है। उद्योग को यह पता था, लेकिन अब तक कोई विश्वसनीय समाधान नहीं मिला था।”
एटम से उत्कीर्णन
विवर्तन सीमा प्रकाश की तरंगीय प्रकृति के कारण होती है। लेकिन व्यक्तिगत एटम इस सीमा के अधीन नहीं होते। या सटीक रूप से कहें तो, वे सभी क्वांटम‑स्तर के वस्तुओं की तरह तरंग के रूप में व्यवहार कर सकते हैं, लेकिन उनकी तरंगदैर्ध्य प्रकाश से बहुत छोटी होती है।
“एटम तरंगों की तरह व्यवहार करते हैं, लेकिन बहुत छोटे तरंगदैर्ध्य के साथ, जिससे बहुत बारीक संरचनाएँ, अधिक शक्तिशाली चिप्स, और अत्यधिक कम ऊर्जा खपत संभव होती है।”
इस सिद्धांत के अनुसार, Lace Lithography एक ऐसी विधि विकसित कर रही है जो प्रकाश के बजाय हीलियम एटम के बीम का उपयोग करके लिथोग्राफी करती है।
Lace Lithography द्वारा उपयोग किया जाने वाला बीम लगभग एकल हाइड्रोजन एटम की चौड़ाई (0.1 नैनोमीटर) के बराबर है। तुलना में, ASML के लिथोग्राफी उपकरण लगभग 13.5 नैनोमीटर चौड़े प्रकाश बीम का उपयोग करते हैं, जबकि मानव बाल लगभग 100,000 नैनोमीटर चौड़ा होता है।
बेशक, यह नया विचार नहीं है; दशकों से एटम के प्रकाश की तुलना में अधिक सटीक होने के कारण इस अवधारणा पर विचार किया गया है, विशेषकर EUV जैसे प्रकाश को उत्पन्न और निर्देशित करने की कठिनाई को देखते हुए, जो प्रति सेकंड हजारों छोटे टिन ड्रॉपलेट को सुपर‑हीट करके बनाया जाता है।
मुख्य समस्या एक उपयुक्त मास्क बनाना थी। पारंपरिक फोटो‑मास्क क्वार्ट्ज या कांच के सब्सट्रेट पर अपारदर्शी फिल्म को कोट करके बनते हैं, जिस पर निर्मित होने वाले डिवाइस का पैटर्न उत्कीर्ण किया जाता है। यह फिल्म मूल रूप से उन चिप्स के लिए टेम्पलेट होती है जो सिलिकॉन वेफ़र पर उत्कीर्ण की जाएँगी, हालांकि उत्कीर्णन प्रक्रिया के दौरान इसे बहुत छोटे पैमाने पर छोटा किया जाता है।
एटम के साथ काम करने वाले मास्क को बनाने की गणितीय जटिलता को अब तक बहुत कठिन माना जाता था, इसलिए एटम‑बीम लिथोग्राफी के लिए मास्क डिजाइन कभी नहीं किया गया।
यह अब वह समस्या है जिसे Lace Lithography ने हल करने का दावा किया है।
लेस लिथोग्राफी
लेस लिथोग्राफी अवलोकन
कंपनी की स्थापना 2023 में हुई और यह “अगले 100 वर्षों के चिप उत्पादन के लिए ब्रेकथ्रू चिप पैटर्निंग तकनीक विकसित कर रही है” का लक्ष्य रखती है।
यह Bodil Holst, एक डेनिश‑नॉर्वेजियन भौतिक विज्ञानी और नॉर्वे के बर्गेन विश्वविद्यालय के भौतिकी एवं प्रौद्योगिकी विभाग में संबद्ध प्रोफेसर, द्वारा Adria Salvador Palau, उनकी पूर्व पीएचडी छात्रा, के साथ स्थापित की गई थी।
कंपनी के सुविधाएँ नॉर्वे, स्पेन और नीदरलैंड में हैं, और इसका मुख्यालय बर्गेन, नॉर्वे में स्थित है।
बीम लिथोग्राफी के लिए मास्क बनाने की समस्या को हल करने हेतु, टीम ने AI का उपयोग करके पहले अनसुलझी गणितीय समस्याओं को सुलझाया। यह दर्शाता है कि AI न केवल कुछ कार्यों को बदल सकता है, बल्कि कठिन विज्ञान और इंजीनियरिंग में पूरी नई संभावनाओं को खोल सकता है।
“बचा हुआ कठिन समस्या मास्क डिजाइन थी: गणितीय जटिलता को प्रभावी रूप से असाध्य माना जाता था। Lace ने इसे एक स्वामित्व‑AI‑आधारित एल्गोरिद्म से हल किया, जो गणना को 15 क्रम magnitude से अधिक तेज़ करता है। यह एक क्रमिक सुधार नहीं, बल्कि एक श्रेणी परिवर्तन है।”
सिद्धांततः, यह तकनीक सबसे उन्नत प्रकाश‑आधारित लिथोग्राफी से भी 10 गुना छोटे पैटर्न को उत्कीर्ण करने की अनुमति दे सकती है।
कंपनी ने अपनी उपलब्धि के पीछे के विज्ञान को सैन जोस, कैलिफ़ोर्निया में SPIE द्वारा आयोजित Advanced Lithography + Patterning वैज्ञानिक सम्मेलन में प्रस्तुत किया।
इस प्रस्तुति के सारांश में, यह बताया गया है कि “मेटास्टेबल एटम का उपयोग करके लिथोग्राफी का मूल लाभ यह है कि पैटर्निंग रेज़ोल्यूशन पैटर्निंग ऊर्जा से अलग हो जाता है।” इसका अर्थ है कि एटम बीम को मांग के अनुसार अधिक या कम शक्तिशाली बनाया जा सकता है, जबकि प्रकाश को उच्च ऊर्जा स्तर के लिए लगातार छोटे तरंगदैर्ध्य की आवश्यकता होती है।
“हम दो अलग‑अलग एक्सपोज़र मोड प्रदर्शित करते हैं: प्रॉक्सिमिटी और विवर्तन। प्रॉक्सिमिटी के लिए, हम 50 nm CD वाले छेदों के पैटर्न को 100 nm हाफ‑पिच पर प्रस्तुत करते हैं। विवर्तन के लिए, हम 50 nm हाफ‑पिच के साथ नियमित लाइन पैटर्न प्रस्तुत करते हैं।”
मास्क तकनीक को उद्योग द्वारा उपयोग किए जाने वाले वर्तमान सिलिकॉन वेफ़र के आकार तक स्केल किया जा सकता है, और इसे आगे भी विस्तारित किया जा सकता है।
“इसके अतिरिक्त, हम एटम के लिए पहला AI‑आधारित Inverse Lithography Technology (ILT) विवर्तन मास्क डिज़ाइन प्रस्तुत करते हैं। हम दिखाते हैं कि ये मास्क डिज़ाइन सैद्धांतिक रूप से सिलिकॉन के एटमिक स्पेसिंग तक के रिज़ॉल्यूशन सीमा के साथ मनमाने पैटर्न उत्पन्न कर सकते हैं। मास्क डिज़ाइन सिमुलेशन को वर्तमान पूर्ण‑फ़ील्ड आकार और उससे आगे स्केल किया जा सकता है।”
Atomico के अलावा, कंपनी को माइक्रोसॉफ्ट की वेंचर शाखा M12, Linse Capital, स्पेनिश सोसाइटी फ़ॉर टेक्नोलॉजिकल ट्रांसफ़ॉर्मेशन, और Nysnø से फंडिंग मिली है। Lace Lithography का कुल मूल्यांकन अभी तक सार्वजनिक नहीं किया गया है।
व्यावसायीकरण के लिए तैयारी
बेशक, वैज्ञानिक ब्रेकथ्रू के खुलासे और प्रोटोटाइप, तथा तकनीक के बड़े‑पैमाने पर उपयोग के बीच समय अंतराल होता है।
हालाँकि, Lace Lithography को अर्ध‑संवेदनशील रूप से अर्ध‑संवेदनशील सेमीकंडक्टर फाउंड्रीज़ में एकीकृत करना अपेक्षाकृत आसान होने की संभावना है। यह EUV प्रकाश स्रोत को हीलियम बीम से और पारंपरिक फोटो‑मास्क को AI‑डिज़ाइन किए गए बीम मास्क से बदल देता है। इसलिए अर्ध‑संवेदनशील निर्माण उद्योग की मौजूदा असेंबली लाइन या आपूर्ति श्रृंखला को पुनः डिज़ाइन करने की आवश्यकता नहीं है।
पहले से ही प्रोटोटाइप के साथ सुसज्जित, कंपनी 2029 के आसपास अपने पहले व्यावसायिक‑ग्रेड टूल के लिए एक पायलट चिप फ़ैब्रिकेशन प्लांट (“फ़ैब”) में परीक्षण करने की योजना बना रही है।
एटम‑बीम लिथोग्राफी में निवेश
माइक्रोसॉफ्ट
MSFT मूल्य चार्ट
यह तकनीक अभी भी अत्यंत नई है, और 2030 से पहले इसका उपयोग करके कोई वास्तविक व्यावसायिक चिप नहीं बनेगी, और 2035 से पहले बड़े पैमाने पर तैनाती की संभावना नहीं है।
(MSFT )हालाँकि, यह दीर्घकालिक रूप से एक गेम‑चेंजर हो सकती है, जिससे प्रमुख खिलाड़ी ASML को लिथोग्राफी में अपने एकाधिकार पद से पूरी तरह हटाया जा सके। चूँकि ASML का वर्तमान मूल्य $450 बिलियन है, Lace Lithography में छोटी हिस्सेदारी भविष्य में बहुत बड़ा रिटर्न दे सकती है।
चूँकि अधिकांश निवेशक सीधे इस शुरुआती स्टार्ट‑अप में निवेश नहीं कर सकते, माइक्रोसॉफ्ट के स्टॉक में एक्सपोज़र संभवतः दूसरा सबसे अच्छा विकल्प है।
ऑपरेटिंग सिस्टम और सॉफ़्टवेयर दिग्गज भी नवाचार तकनीकों में भारी निवेश कर रहा है, जहाँ एआई, विशेषकर B2B उपयोग और वैज्ञानिक अनुसंधान में एआई, कंपनी का मुख्य फोकस है। पिछले दशक में माइक्रोसॉफ्ट ने सबसे आशाजनक तकनीकों में सीमाएँ धकेलने और पिछले दशकों की तुलना में अधिक जोखिम लेने की प्रवृत्ति दिखाई है:
- क्वांटम कंप्यूटिंग चिप्स, एक पूरी नई पदार्थ स्थिति (टोपोकंडक्टर्स) का आविष्कार।
- न्यूक्लियर फ्यूज़न, एक रिएक्टर जिसे Helion Energy 2028 तक माइक्रोसॉफ्ट को प्रदान करेगा।
- न्यूक्लियर पावर प्लांट को पुनः शुरू करने में अग्रिम कदम ताकि एआई डेटा सेंटर को ऊर्जा मिल सके।
- वैज्ञानिक एआई सामग्री विज्ञान, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के लिए।
- B2B और पीसी‑आधारित एआई (Copilot)
इन गतिविधियों के अतिरिक्त, कंपनी ऑपरेटिंग सॉफ़्टवेयर, B2B सॉफ़्टवेयर (Office), B2B सामाजिक नेटवर्क (LinkedIn), वीडियो गेम विकास, गेमिंग कंसोल (XBox), क्लाउड कंप्यूटिंग और एआई विकास में भी अग्रणी है।
इसका अर्थ यह है कि जबकि एटम‑बीम लिथोग्राफी स्वयं माइक्रोसॉफ्ट के पहले से विशाल मार्केट कैप में एक ट्रिलियन डॉलर जोड़ने की संभावना नहीं रखती, यह उन बहुत आशाजनक क्षेत्रों में से एक है जिसमें कंपनी ने शुरुआती चरण में निवेश किया है। इसलिए स्टॉक “विघटनकारी ‘मूनशॉट’ नवाचार” से अपसाइड प्रदान कर सकता है, साथ ही कंपनी की अधिक स्थिर और पूर्वानुमेय कोर गतिविधियों में एक्सपोज़र भी देता है।
(आप हमारे निवेश रिपोर्ट में कंपनी के समग्र व्यवसाय के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं जिसमें कंपनी को समर्पित किया गया है।)
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