Výroba čipů na stále menších procesech je nejen čím dál technologicky obtížnější, ale také dražší. V příštích letech budou výrobci čelit poměrně závažným překážkám při přechodu na 10nm, 7nm a 5nm proces. Bohužel to ale vypadá, že s pokrok s technologiemi, které jsou pro takto malou litografii nezbytné, se poněkud zastavil. O několik let se zřejmě zpozdí 450mm wafery, včas ale asi nebude připravena ani technologie EUV.
Zprávy, že to s 450mm wafery vypadá bledě, jsme přinesli již okolo Vánoc. Vývoj se údajně dostal do problémů u firmy ASML, která je zodpovědná za velkou část celého programu. Své plány na výrobu z 450mm křemíkových desek údajně odložili i samotní výrobci čipů, kteří do vývoje investují. Stejné informace nyní přicházejí i z dalších zdrojů, skutečný stav věcí je ale zřejmě ještě horší než jsme původně mysleli a nástup v roce 2018 zůstane pouhým snem. Podle Scottena Jonese, odborníka z firmy IC Knowledge, se 450mm wafery nedostanou ke slovu před rokem 2023.
Soudí tak po návštěvě nedávno proběhlé konference SPIE Advanced Lithography. Vývoj 450mm vybavení údajně kromě ASML pozastavuje více dodavatelů a práce na uvedení této technologie do praxe prý zcela zastavil i Intel. Zřejmě také kvůli potížím s přebytečnými kapacitami, které vedly k nedávnému odstavení továrny Fab 42. V této dekádě již k nasazení 450mm waferů nedojde, a nový termín prý Intel neformálně očekává právě v roce 2023 – reálné ale vzhledem k dosavadnímu vývoji může být i ještě delší zpoždění.
Zaměstnanci Intelu ukazují 450mm křemíkový wafer
Na jeden 450mm wafer se oproti stávající 300mm technologii vejde podstatně více čipů, což teoreticky umožňuje značně zlepšit produktivitu a tedy i ekonomičnost finančně náročných pokročilých procesů. Stinnou stránkou jsou ale enormní náklady na „přezbrojení“ továren. Výrobní linka, jejíž pořízení by za použití 300mm waferů přišlo na nějaké 4 miliardy USD, se údajně s 450mm technologií může prodražit až na deset miliard. Jednalo by se tedy o obrovskou kapitálovou investici, která by se vracela jen pomalu.
Nejnovější EUV laser uškvařil v TSMC sám sebe
Dle Jonese ale nebude problém jen s 450mm wafery. Poměrně bledě to vypadá i s nasazením EUV, tedy s využitím extrémního ultrafialového záření (počítá se s použitím záření s vlnovou délkou 13,5 nm). Nasazení této technologie údajně přijde příliš pozdě a 10nm výroba se s velkou pravděpodobností bude muset obejít bez ní. EUV se tedy uplatní nejdříve na 7nm či 5nm kroku. Společnost TSMC si například stěžuje, že dostupné lasery od ASMC nemají potřebný výkon a pokrok v tomto ohledu zaostává za plány či sliby, navíc je vybavení choulostivé. Na nejnovějším laseru NXE:3300 například v TSMC nedávno vlivem špatného seřízení došlo k poškození komponent přístroje, které si vyžádá nákladné opravy.
EUV laser ASML NXE:3300B
Většina výrobců se nyní zřejmě poohlíží po alternativních technologiích, s nimiž by bylo možno 10nm a menší procesy realizovat. Ve hře je zejména používání vícenásobné expozice v souhře s dalšími technikami. U vícenásobné expozice je ale problémem cena, některé návrhy přitom počítají s čtyřmi i osmi expozicemi, navíc pomocí několika masek, což opět vše prodraží. Nicméně se zdá, že by vícenásobné exponování mělo umožnit optickou litografii bez EUV i na 7nm a možná dokonce 5nm procesu.
Některé společnosti (včetně Intelu) experimentují i s nanoimprintováním a s technikami používajícími sebeskladbu (tj. materiály, které by se samovolně formovaly do potřebné struktury). Ve hře by mohla být i elektronová litografie. Oficiálně ale zatím jak Intel, tak TSMC na litografii s použitím EUV ve svých plánech stále spoléhají. Pokud se nicméně nepodaří potíže rychle zvládnout, hrozí, že se výrobní procesy následující po 14nm kroku nepodaří uvést do provozu v plánovaných termínech, s patřičnými dopady pro výrobce čipů.
Zdroje: The Register, Fudzilla,
