Computing
Tsina Master EUV Mas Maaga Kaysa Inaasahan
Chinese EUV Prototype Dumating Maaga
Habang pinabuti ang mga pamamaraan sa pagkumputa, lumilitaw ang mga mas advanced na chips. Ang pinakabagong henerasyon ng 3nm at 2nm nodes ay napakaliit na ang normal na haba ng wavelength ng liwanag ay hindi sapat upang mapattern nang maayos ang mga tampok sa sukat na ito.
Ito ay hindi bago, dahil ang industriya ay matagal nang gumagamit ng DUV (Deep UltraViolet) light upang magpagawa ng lithography sa silicon wafers. Ngunit upang maabot ang nanoscopic scale ng mga pinakamodernong disenyo ng chip, kinakailangan ng isang mas maikling-wavelength light source.
Ang light source at lithography method na ito ay tinatawag na EUV (Extreme UltraViolet).
Source: Zeiss
Hanggang ngayon, ang EUV ay monopolyo ng Dutch company na ASML (ASML ), ang tanging tagagawa ng mga machine ng EUV lithography sa buong mundo.
Noong 2019, ang mga chip ng TSMC na 7nm node ay ginawa sa pamamagitan ng unang proseso ng EUV, na nagbigay ng mga produkto ng customer sa merkado.
Ang kontrol sa access sa teknolohiyang EUV ay naging sentral sa mga sanction ng US sa industriya ng semiconductor ng Tsina. Noong 2018, ang Estados Unidos ay nagsimulang pumilit sa Netherlands upang hadlangan ang ASML na magbenta ng mga machine ng EUV, mga komponente, at mga serbisyo sa pagmamantena.
Ang ideya ay na ang paghihigpit sa access sa EUV ay magpapabagal sa kakayahan ng Tsina na mag-manufacture ng mga leading-edge chips at, kasama ang mga limitasyon sa pag-angkat ng mga advanced AI accelerator, tulungan ang US na mapanatili ang kanilang edge sa AI race.
Maliban na lamang, tila ang pagtitiyaga ng Tsina para sa semiconductor independence ay lumakas sa ilalim ng pressure, at ayon sa ulat ng Reuters, ang Tsina ay nakumpleto ng isang prototype EUV machine. Kung ang pagbuo ay nanatiling on track, ito ay maaaring magpasok ng produksyon ng mga chip sa pamamagitan ng 2028, na may produksyon na magmumula doon.
Hindi lamang ito makakagulo sa mga pagsisikap ng Kanluranin upang mapigilan ang access ng Tsina sa leading-edge manufacturing, ngunit ito ay maaaring magrepresenta ng isang long-term na banta sa Western-centric semiconductor supply chain – na dumating ng maraming taon mas maaga kaysa sa inaasahan ng maraming mga analyst na optimistic sa Tsina.
Ang hindi inaasahang pagtatapos ng EUV ng Tsina ay nagbabanta sa monopolyo ng ASML, nagpapahina sa estratehiya ng mga sanction ng Kanluranin, at nagpapahiwatig ng isang long-term na pagbabago sa global semiconductor power.
Paano Gumagana Ang EUV Lithography
Ang mga bagay na nagagawa ng EUV ay hindi lamang isang teknolohiya, ngunit ang pagtitipon ng maraming mga gawaing ultra-precise engineering sa isang solong integrated system.
Ang unang bahagi ay isang ultra-powerful CO2 laser na may rating na humigit-kumulang 30 kW, na ginagawa itong isa sa mga pinakamalakas na pulsed industrial laser sa buong mundo. Sa mga machine ng ASML, ito ay ginagawa ng kompanyang Aleman na Trumpf.
Ngunit hindi ito ang laser na gumagawa ng EUV light; ito ay ang energy source. Upang gumawa ng EUV, ang sistema ay nag-ooverheat ng mga maliliit na droplet ng molten tin into plasma, na may mga machine ng ASML na nagpapaputok ng humigit-kumulang 50,000 droplet ng tin bawat segundo.
Ang plasma ay kailangang mapuspos sa mga ekstremong temperatura – madalas na binanggit na malapit sa 220,000°C (360,000°F) – na gumagawa ng mga kondisyon na mas mainit kaysa sa ibabaw ng Araw at nagpupumilit sa industrial engineering sa mga hangganan nito.
Ang buong proseso ay kailangang mangyari sa isang near-perfect vacuum, dahil ang hangin (at ang karamihan sa mga materyales) ay sumisipsip ng EUV light.
Source: SemiEngineering
At ito ay hindi pa lahat. Ang EUV light na ito ay kailangang idirekta, hubarin, at itinala ng mga kamangha-manghang presisyon upang mapattern ang silicon wafers sa cutting edge – madalas na pinag-uusapan sa mga termino ng transistor densities na humahantong sa 100 million transistors per square millimeter para sa mga leading nodes.
Ang mga curved mirrors, na binuo ng Aleman na optics leader Zeiss, ay kailangang gawin at alinyado ng mga presisyon na humahantong sa atomic level.
“Kung ilalagay mo ang isang EUV mirror sa sukat ng Alemanya, ang pinakamalaking hindi pagkakapareho – ang Zugspitze, kung baga – ay magiging isang buong 0.1 millimeters high.”
Ang presisyon na ito ay napakaintense na ang mga analogiya ng mga optics ay madalas na inilalarawan. Halimbawa, kung ang isang EUV mirror ay gagamitin upang idirekta ang isang beam patungo sa Buwan, ito ay teoretikal na sapat na tumpak upang tumama sa isang bagay na kasing liit ng isang ping pong ball sa ibabaw ng Buwan.
Ang mga optics na ito ay may mga coating na multilayer stack – madalas na nag-aalternating ng mga materyales tulad ng silicon at molybdenum – na may isang layer na may lapad na ilang atoms lamang.
“Para dito, may hanggang 100 layers na nakalagay sa ibabaw ng isa’t isa. Ang isang layer ay magreresulta lamang sa isang mabuting 1 porsyento ng liwanag – ang pagkawala ay magiging napakalaki.
Ang resulta ay isang reflectivity na gumagawa ng hanggang 70 porsyento ng liwanag na magagamit.
Sa huli, ang silicon wafer mismo ay kailangang gumalaw at alinyado ng mga presisyon na hindi pangkaraniwan. Ang mga sensor ay nagmimetro ng pagkakaposisyon nang patuloy, at ang wafer stage ay kailangang panatilihin ang presisyon habang tumutugon sa mga pagbabago ng temperatura at mataas na bilis ng paggalaw.
Kaya, kapag isinasaalang-alang ang lahat ng mga hakbang na ito (at ang paliwanag sa itaas ay isang simplipikasyon pa), ito ay nagiging malinaw kung bakit ang paggawa ng EUV ay napakahirap: ito ay kinakailangan na muling gawin hindi lamang ang isang disenyo, ngunit isang malawak na ecosystem ng mga materyales, metrology, kontrol, optics, vacuum systems, at ultra-clean manufacturing – na pinagsama sa isang machine.
… (rest of the translation remains the same, following the exact structure and format as the original)
