ASML تجهیزات حکاکی تراشه‌های ۱ نانومتری را می‌فروشد، اما هنوز تراشه‌های ۲ نانومتری را عرضه نکرده است

در حال حاضر، دو نام پیشرو در صنعت ریخته‌گری تراشه در جهان ، به ترتیب، TSMC و Samsung Foundry هستند. هر دو از سال ۲۰۱۹ شروع به استفاده از فناوری لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) برای تولید تراشه کرده‌اند و راه را برای گره‌های زیر ۷ نانومتر هموار کرده‌اند.

به عبارت ساده، هرچه فرآیند کوچکتر باشد، ترانزیستورهای روی تراشه کوچکتر، ظرفیت پردازش و صرفه‌جویی در انرژی بالاتر، بنابراین مسابقه برای گره‌های کوچکتر، مسابقه‌ای رایج بین غول‌های پیشرو در صنعت نیمه‌هادی در جهان است.

ترانزیستورهای کوچک‌تر امکان تراکم بیشتر در همان سطح را فراهم می‌کنند؛ و تراشه‌های مدرن می‌توانند شامل ده‌ها میلیارد ترانزیستور باشند (برای مثال، A17 Pro با فناوری ۳ نانومتری، ۲۰ میلیارد ترانزیستور روی یک تراشه دارد) و فاصله بین آنها باید فوق‌العاده نازک باشد. اینجاست که دستگاه‌های لیتوگرافی EUV وارد می‌شوند. تنها یک شرکت در جهان وجود دارد که آنها را می‌سازد: ASML هلند.

نسل بعدی لیتوگرافی فرابنفش شدید، که با نام high-NA EUV شناخته می‌شود، عرضه خود را آغاز کرده است. اینتل که قول داده است تا سال ۲۰۲۵ رهبری گره‌های پردازشی را از TSMC و Samsung Foundry پس بگیرد، اولین شرکتی بود که یک دستگاه جدید ۴۰۰ میلیون دلاری high-NA EUV خریداری کرد که دیافراگم عددی را از ۰.۳۳ به ۰.۵۵ افزایش می‌دهد. (NA توانایی جمع‌آوری نور یک سیستم لنز است و اغلب برای ارزیابی وضوحی که یک سیستم نوری می‌تواند به آن دست یابد، استفاده می‌شود.)

یک دستگاه لیتوگرافی EUV با راندمان بالا در اورگان، ایالات متحده آمریکا مونتاژ می‌شود. (عکس: اینتل)

این به دستگاه اجازه می‌دهد تا جزئیات نیمه‌هادی را ۱.۷ برابر کوچک‌تر حکاکی کند و تراکم ترانزیستور تراشه را ۲.۹ برابر افزایش دهد.

نسل اول EUV به کارخانه‌های ریخته‌گری کمک کرد تا به گره ۷ نانومتری برسند و ماشین‌های پیشرفته‌تر با NA EUV بالا، تولید تراشه را به گره فرآیند ۱ نانومتری و حتی پایین‌تر سوق خواهند داد. ASML می‌گوید NA بالاتر از ۰.۵۵ در ماشین‌های نسل بعدی چیزی است که به تجهیزات جدید کمک می‌کند تا از ماشین‌های EUV نسل اول عملکرد بهتری داشته باشند.

گفته می‌شود اینتل ۱۱ ماشین EUV با NA بالا دارد که انتظار می‌رود اولین آنها در سال ۲۰۲۵ تکمیل شود. در همین حال، TSMC قصد دارد در سال ۲۰۲۸ از ماشین‌های جدید با گره پردازش ۱.۴ نانومتری یا در سال ۲۰۳۰ از گره پردازش ۱ نانومتری استفاده کند. از سوی دیگر، TSMC همچنان از ماشین‌های EUV قدیمی خود برای تولید تراشه‌های ۲ نانومتری در سال آینده استفاده خواهد کرد. با EUV با NA بالا، اینتل امیدوار است در بخش پیشرفته‌ترین ریخته‌گری تراشه به TSMC و سامسونگ برسد.

اما اینتل هنوز با تولید کم، ضرر مالی و سقوط شدید قیمت سهام مواجه است، به طوری که از فهرست ۳۰ سهام قدرتمند بازار سهام ایالات متحده، میانگین صنعتی داو، حذف شده است. اوضاع برای اینتل آنقدر بد است که تولید تراشه در ابعاد ۳ نانومتر و بالاتر را به TSMC واگذار کرده است.

به عنوان پیشروترین تولیدکننده تراشه در چین و سومین تولیدکننده بزرگ جهان پس از TSMC و Samsung Foundry، SMIC به دلیل تحریم‌های ایالات متحده حتی اجازه خرید دستگاه‌های لیتوگرافی EUV نسل اول را نداشت. در عوض، مجبور شد از دستگاه‌های لیتوگرافی Deep Ultraviolet (DUV) قدیمی‌تر استفاده کند که برای تولید تراشه در گره زیر 7 نانومتر با مشکل مواجه بودند.

کوارتز (منبع: فون آرنا)

منبع