اگرچه تراشه‌های ۲ نانومتری هنوز در دسترس نیستند، اما ASML در حال حاضر تجهیزات لیتوگرافی تراشه‌های ۱ نانومتری را می‌فروشد.

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

به عبارت ساده، هرچه فرآیند کوچکتر باشد، ترانزیستورهای روی تراشه کوچکتر هستند و در نتیجه قدرت پردازش و راندمان انرژی بالاتری حاصل می‌شود. بنابراین، رقابت برای گره‌های کوچکتر، یک رقابت رایج بین غول‌های پیشرو در صنعت نیمه‌هادی در جهان است.

ترانزیستورهای کوچک‌تر، تراکم را در همان ناحیه افزایش می‌دهند؛ و تراشه‌های مدرن می‌توانند شامل ده‌ها میلیارد ترانزیستور باشند (برای مثال، تراشه ۳ نانومتری A17 Pro تا ۲۰ میلیارد ترانزیستور در هر تراشه دارد)، علاوه بر اینکه فاصله بسیار کمی بین آنها وجود دارد. اینجاست که لیتوگرافی EUV اهمیت پیدا می‌کند. این دستگاه تنها توسط یک شرکت در جهان تولید می‌شود: ASML هلند.

نسل بعدی لیتوگرافی فرابنفش شدید یا EUV NA بالا، عرضه خود را آغاز کرده است. اینتل که متعهد شده است تا سال ۲۰۲۵ رهبری فرآیند گره را از TSMC و Samsung Foundry پس بگیرد، اولین شرکتی بود که دستگاه جدید ۴۰۰ میلیون دلاری EUV NA بالا را خریداری کرد و دیافراگم عددی را از ۰.۳۳ به ۰.۵۵ افزایش داد. (NA ظرفیت جمع‌آوری نور یک سیستم لنز است و اغلب برای ارزیابی وضوح قابل دستیابی توسط یک سیستم نوری استفاده می‌شود).

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

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

ماشین‌های EUV نسل اول به کارخانه‌های ریخته‌گری کمک کردند تا گره ۷ نانومتری را باز کنند و ماشین‌های پیشرفته‌تر EUV با NA بالا، تولید تراشه را به گره فرآیند ۱ نانومتری و حتی پایین‌تر می‌آورند. ASML اظهار می‌کند که NA بالاتر از ۰.۵۵ در ماشین‌های نسل بعدی عاملی است که به تجهیزات جدید کمک می‌کند تا عملکرد بهتری نسبت به ماشین‌های EUV نسل اول داشته باشند.

طبق گزارش‌ها، اینتل قصد دارد ۱۱ دستگاه EUV با NA بالا داشته باشد که اولین دستگاه در سال ۲۰۲۵ تکمیل خواهد شد. در همین حال، TSMC قصد دارد دستگاه‌های جدید خود را در سال ۲۰۲۸ با گره پردازش ۱.۴ نانومتری یا در سال ۲۰۳۰ با گره پردازش ۱ نانومتری استفاده کند. با این حال، TSMC به استفاده از دستگاه‌های EUV قدیمی‌تر خود برای تولید تراشه‌های ۲ نانومتری در سال آینده ادامه خواهد داد. اینتل با EUV با NA بالا قصد دارد در بخش پیشرفته‌ترین ریخته‌گری تراشه به TSMC و سامسونگ برسد.

با این حال، اینتل هنوز با تولید کم، ضررهای مالی و کاهش شدید قیمت سهام مواجه است که منجر به حذف آن از شاخص صنعتی داو جونز، که شامل 30 سهام قوی در بازار سهام ایالات متحده است، شده است. اوضاع برای اینتل آنقدر وخیم است که آنها مجبورند تولید تراشه‌های 3 نانومتری و بزرگتر را به TSMC برون‌سپاری کنند.

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، آنها مجبور شدند از دستگاه‌های لیتوگرافی Deep Ultraviolet (DUV) قدیمی‌تر استفاده کنند و برای تولید تراشه‌های گره‌ای زیر ۷ نانومتر با مشکل مواجه شدند.

کوارتز (منبع: فون آرنا)

منبع