Lace Lithography ersätter EUV-litografi med 10 gånger mindre atomstrålar

Semiconductor lithography är den viktigaste tekniken som stödjer den moderna världen och utgör grunden för tillverkning av chip, minne, AI‑hårdvara och alla möjliga elektroniska komponenter. Än idag är principen för litografi, eller mer exakt fotolitografi, densamma som när den uppfanns.

En kraftfull ljuskälla avges, koncentreras och riktas så att den kan etsa ett mönster på en kiselplatta och skapa transistorerna samt andra mikroskopiska komponenter som gör modern elektronik möjlig.

Källa: Fabricated Knowledge

Naturligtvis är detta en förenkling, eftersom den faktiska produktionsprocessen involverar många andra steg för att lägga till och avlägsna material, ta bort föroreningar, stabilisera och paketera de färdiga produkterna osv. Men ändå är fotolitografi ofta det mest avgörande steget.

Detta illustreras tydligt av den mest avancerade formen av litografi, EUV (Extreme Ultraviolet Lithography), som använder hög‑effektiva UV‑strålar för att etsa så smått som möjligt på kiselplattan. Detta är en teknik som nästan helt kontrolleras av ett företag, det nederländska ASML (ASML ) (se vår investeringsrapport om företaget för mer information), även om Kina aktivt försöker utveckla sin egen oberoende version av tekniken.

“Chips driver världen. Och att tillverka dem blir allt svårare. De mest avancerade litografimaskinerna idag kostar över €380 miljoner per enhet, och nästa generation förväntas överstiga €700 miljoner. De är extraordinärt komplexa, energikrävande och kommer från en enda leverantör.

Riskkapitalföretaget Atomico, investerare i Lace Lithography

Fram till idag har litografi främst utvecklats med en alltmer precis och kraftfull ljuskälla, som har gått mot allt energirikare våglängder och komplexare styrsystem.

Denna process kan dock snart nå en gräns, eftersom ingen fotolitografi kan vara mer precis än ljusets egen våglängd.

Källa: Allresist

Det är därför forskarlag runt om i världen arbetar på alternativ som kan skapa ännu mer raffinerade och kraftfulla beräkningskomponenter, särskilt i en AI‑era som kräver allt mer beräkningskapacitet.

Ett av dessa alternativ kan vara att direkt använda enskilda atomer istället för ljus, ett tillvägagångssätt som förespråkas av det norska företaget Lace Lithography. Företaget samlade in mars 2026 $40 M i en serie‑A‑finansiering och stöds av Microsoft .

From Light To Atoms

Moore’s Law Hitting Hard Limits

Fotolitografi kan vara extremt precis och etsa den avsedda kiselplattan på nanometerskala. Men av grundläggande fysikaliska skäl kan inget ljus vara mer exakt än sina egna våglängder.

I mer tekniska termer är huvudproblemet diffraktionsgränsen, där olika ljusstrålar börjar interferera med varandra och suddar ut det önskade mönstret.

Källa: ResearchGate

Så medan allt kraftfullare EUV‑ljus kan hjälpa, kommer det så småningom att stöta på en hård fysikalisk gräns, möjligen redan om 10 år. Detta skulle rubba Moores lag, den empiriska trenden i halvledarindustrin att dubbla transistor‑densiteten varannan år.

“Resultatet blir en produktionsflaskhals i hjärtat av den globala ekonomin, som inträffar precis när AI driver en oöverträffad efterfrågeökning på beräkningskraft. Industrin har vetat att detta kommer, men tidigare har ingen haft ett trovärdigt svar.”

Riskkapitalföretaget Atomico, investerare i Lace Lithography

Engraving With Atoms

Diffraktionsgränsen beror på ljusets natur som en våg. Enskilda atomer är inte föremål för denna gräns. Eller mer exakt, de kan bete sig som vågor, som alla kvant‑skalobjekt, men med en extremt mycket kortare våglängd än ljus.

“Atomer beter sig som vågor, men med mycket kortare våglängder, vilket möjliggör betydligt finare strukturer, kraftfullare chip och radikalt lägre energiförbrukning.”

Med detta princip i åtanke utvecklar Lace Lithography en metod som utför litografi genom att använda en stråle av helium‑atomer istället för ljus.

Strålen som Lace Lithography kommer att använda för att tillverka chip är ungefär lika bred som en enskild väteatom, eller 0,1 nanometer. Till jämförelse använder ASML:s litografiverktyg en ljusstråle på cirka 13,5 nanometer, och ett människohår är omkring 100 000 nanometer brett.

Naturligtvis är detta inte en ny idé, då konceptet har övervägts i årtionden på grund av de inneboende precisionsfördelarna som atomer skulle ha jämfört med ljus, särskilt med tanke på hur svårt det är att skapa och rikta ljus som EUV, vilket framställs genom att supervärma tusentals små tinn‑droppar per sekund.

Men huvudproblemet var skapandet av en sådan mask. Traditionella fotomasker är gjorda av kvarts‑ eller glasunderlag belagda med ett ogenomskinligt film som därpå etsas med mönstret för den enhet som tillverkas. Denna film är i princip mallen för de chip som ska etsa på kiselplattan, även om den miniatyriseras till en mycket mindre skala under etsprocessen.

Att skapa en mask som fungerar med atomer ansågs tills nu vara för komplex för att någonsin designa en mask för atom‑stråle‑litografi.

Detta är nu ett problem som Lace Lithography påstår sig ha löst.

Lace Lithography

Lace Lithography Overview

Företaget lanserades 2023 och strävar efter att ”utveckla banbrytande chip‑mönsteringsteknologi för de kommande 100 åren av chip‑produktion”.

Det grundades av Bodil Holst, en dansk‑norsk fysiker och associerad professor vid Institutionen för fysik och teknik vid Universitetet i Bergen i Norge, tillsammans med Adria Salvador Palau, hennes tidigare doktorand.

Företaget har anläggningar i Norge, Spanien och Nederländerna, med huvudkontor i Bergen, Norge.

För att lösa problemet med att skapa masker för stråle‑litografi utnyttjade teamet AI för att lösa den tidigare olösta matematiken. Detta illustrerar hur AI kanske inte bara förändrar hur vi utför vissa uppgifter, utan även låser upp helt nya möjligheter inom hårda vetenskaper och teknik.

“Det återstående svåra problemet var maskdesign: den involverade matematiken ansågs i praktiken omöjlig att lösa. Lace löste det med en proprietär AI‑driven algoritm som accelererar beräkningarna med över 15 ordningars magnitud. Detta är ingen inkrementell förbättring. Det är ett kategori‑skifte.”

Riskkapitalföretaget Atomico, investerare i Lace Lithography

Teoretiskt sett skulle denna teknik kunna möjliggöra gravering 10 × mindre än även den mest avancerade ljusbaserade litografin.

Företaget presenterade vetenskapen bakom sin prestation på den avancerade litografi‑+‑mönstring‑konferensen i San Jose, Kalifornien, arrangerad av SPIE.

I sammanfattningen av denna presentation förklaras att ”den grundläggande fördelen med att använda metastabila atomer för litografi är att mönstringsupplösningen är frikopplad från mönstringsenergin.” Detta innebär att atomstrålen kan vara mer eller mindre kraftfull på begäran, till skillnad från ljus som kräver allt mindre våglängder för högre energinivåer.

“Vi demonstrerar två olika exponeringslägen: närhet och diffraktion. För närhet presenterar vi mönster av hål ner till 50 nm CD med ett halvt avstånd på 100 nm. För diffraktion presenterar vi ett regelbundet linjemönster med ett halvt avstånd på 50 nm.”

Maskteknologin kan skalas till den nuvarande storleken på kiselplattor som används av industrin, och kan till och med utökas ytterligare.

“Dessutom presenterar vi de första AI‑baserade Inverse Lithography Technology (ILT) diffraktionsmaskdesignerna för atomer. Vi visar att maskdesignerna kan producera godtyckliga mönster med en teoretisk upplösningsgräns ner till det atomära avståndet i kisel. Maskdesign‑simulationerna kan skalas till den nuvarande fulla fältstorleken och bortom.”

Förutom Atomico har företaget fått finansiering från Microsofts riskarm M12, Linse Capital, den spanska föreningen för teknologisk transformation och Nysnø. Lace Lithographies totala värdering har inte offentliggjorts.

Getting Ready For Commercialization

Självklart finns det tid mellan avslöjandet av ett vetenskapligt genombrott och en prototyp, samt den faktiska storskaliga användningen av en teknik.

Dock kommer Lace Lithography sannolikt att, relativt sett, vara lätt att integrera i halvledarfabriker. Det ersätter EUV‑ljuskällan med helium‑strålen och den traditionella fotomasken med strålemaskdesignen med AI. Så det finns inget behov av att omdesigna produktionslinjen eller större delen av leveranskedjan som redan betjänar halvledartillverkningen.

Redan beväpnade med en prototyp ser företaget fram emot att ha ett test för sitt första kommersiella verktyg i en pilot‑chip‑tillverkningsanläggning (“fab”) omkring 2029.

Investing In Atom-Beam Lithography

Microsoft

Denna teknik är fortfarande extremt ny och kommer troligen inte att se någon faktisk kommersiell chip‑produktion med den före 2030, och ingen massutplacering före 2035 som mest.

Detta kan dock bli en spelväxlare på lång sikt, genom att helt avlägsna den dominerande spelaren ASML från dess monopolposition inom litografi. Eftersom ASML för närvarande värderas till $450 B, kan även ett litet deltagande i Lace Lithography ge enorm avkastning i framtiden.

Eftersom de flesta investerare inte kan investera direkt i en tidig startup som detta företag, är exponering mot Microsofts aktie förmodligen det näst bästa alternativet.

Operativsystem‑ och mjukvarujätten gör också många satsningar på innovativ teknik, med AI – särskilt AI tillämpad på B2B‑användning och vetenskaplig forskning – som ett centralt fokus för företaget. Under det senaste decenniet har Microsoft (MSFT ) också blivit ett företag som driver gränsen för några av de mest lovande teknologierna och tar fler risker än tidigare decennier:

• Quantum computing chips, uppfinner ett helt nytt tillstånd av materia (topokonduktorer).
• Nuclear fusion, med en reaktor som ska levereras till Microsoft av Helion Energy så tidigt som 2028.
• Moving early in restarting nuclear power plants för att driva AI‑datacenter.
• Scientific AIs för materialvetenskap, kemi och biologi.
• B2B and PC-based AI (Copilot)

Utöver dessa aktiviteter är företaget en ledare inom operativsystem, B2B‑mjukvara (Office), B2B‑socialt nätverk (LinkedIn), videospelutveckling, spelkonsol (XBox), molntjänster och AI‑utveckling.

Detta innebär att även om atom‑stråle‑litografi sannolikt inte kommer att tillföra ytterligare en biljon till Microsofts redan enorma börsvärde, är det ett av de mycket lovande områden där företaget har investerat tidigt. Så aktien kan ge uppsida från disruptiv “moonshot”-innovation samtidigt som den ger exponering mot företagets mer stabila och förutsägbara kärnverksamheter.

(Du kan läsa mer om Microsofts verksamhet som helhet i vår investeringsrapport som är dedikerad till företaget.)

Latest Microsoft (MSFT) Stock News and Developments