ยังไม่มีชิป 2 นาโนเมตร ASML จำหน่ายอุปกรณ์กัดชิป 1 นาโนเมตร

ปัจจุบัน สองบริษัทชั้นนำในอุตสาหกรรมหล่อชิปของโลก คือ TSMC และ Samsung Foundry ตามลำดับ ทั้งสองบริษัทได้เริ่มนำเทคโนโลยีการพิมพ์หินอัลตราไวโอเลต (EUV) มาใช้กับการผลิตชิปตั้งแต่ปี 2019 ซึ่งปูทางไปสู่การผลิตโหนดที่มีขนาดเล็กกว่า 7 นาโนเมตร

พูดอย่างง่ายๆ ก็คือ ยิ่งกระบวนการมีขนาดเล็กลงเท่าใด ทรานซิสเตอร์บนชิปก็จะมีขนาดเล็กลงเท่านั้น ความสามารถในการประมวลผลและการประหยัดพลังงานก็จะสูงขึ้น ดังนั้น การแข่งขันเพื่อโหนดที่เล็กลงจึงเป็นการแข่งขันที่เกิดขึ้นทั่วไปของบริษัทผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ยักษ์ใหญ่ชั้นนำของโลก

ทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กลงทำให้มีความหนาแน่นมากขึ้นในพื้นที่เดียวกัน และชิปสมัยใหม่สามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้หลายหมื่นล้านตัว (เช่น A17 Pro ขนาด 3 นาโนเมตร ซึ่งมีทรานซิสเตอร์ 2 หมื่นล้านตัวบนชิป) และช่องว่างระหว่างทรานซิสเตอร์เหล่านี้ต้องบางมาก นี่คือที่มาของเครื่องพิมพ์ลิโธกราฟี EUV มีเพียงบริษัทเดียวในโลกที่ผลิตเครื่องนี้ นั่นคือ ASML จากเนเธอร์แลนด์

การพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตขั้นสูงสุด หรือ high-NA EUV รุ่นต่อไปได้เริ่มส่งมอบแล้ว อินเทล ซึ่งเคยให้คำมั่นสัญญาว่าจะกลับมาเป็นผู้นำกระบวนการโหนดจาก TSMC และ Samsung Foundry ภายในปี 2568 เป็นเจ้าแรกที่ซื้อเครื่อง high-NA EUV เครื่องใหม่มูลค่า 400 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ซึ่งจะเพิ่มค่า Numerical Aperture จาก 0.33 เป็น 0.55 (NA คือความสามารถในการรวบรวมแสงของระบบเลนส์ และมักใช้เพื่อประเมินความละเอียดที่ระบบออปติคอลสามารถทำได้)

เครื่องจักรลิโธกราฟี EUV NA สูงกำลังประกอบในโอเรกอน สหรัฐอเมริกา (ภาพ: Intel)

ซึ่งจะทำให้เครื่องสามารถกัดรายละเอียดของเซมิคอนดักเตอร์ได้เล็กลง 1.7 เท่า และเพิ่มความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ของชิปได้ 2.9 เท่า

EUV รุ่นแรกช่วยให้โรงหล่อสามารถเจาะเข้าสู่โหนด 7 นาโนเมตรได้ และเครื่องจักร EUV ที่มีค่า NA สูงที่ทันสมัยกว่าจะผลักดันการผลิตชิปไปยังโหนดกระบวนการ 1 นาโนเมตรหรือต่ำกว่านั้น ASML ระบุว่าค่า NA ที่สูงขึ้นที่ 0.55 ในเครื่องจักรรุ่นถัดไปคือสิ่งที่ช่วยให้อุปกรณ์ใหม่นี้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องจักร EUV รุ่นแรก

มีรายงานว่า Intel มีเครื่อง EUV ประสิทธิภาพสูง (NA) จำนวน 11 เครื่อง โดยเครื่องแรกคาดว่าจะแล้วเสร็จในปี 2025 ขณะเดียวกัน TSMC วางแผนที่จะใช้เครื่องใหม่ในปี 2028 ที่มีโหนดกระบวนการขนาด 1.4 นาโนเมตร หรือในปี 2030 ที่มีโหนดกระบวนการขนาด 1 นาโนเมตร TSMC จะยังคงใช้เครื่อง EUV เดิมเพื่อผลิตชิปขนาด 2 นาโนเมตรในปีหน้า ด้วย EUV ประสิทธิภาพสูง Intel หวังว่าจะสามารถไล่ตาม TSMC และ Samsung ในกลุ่มโรงหล่อที่ทันสมัยที่สุดได้

แต่ Intel ยังคงเผชิญกับปัญหาการผลิตที่ต่ำ ขาดทุนทางการเงิน และราคาหุ้นที่ร่วงลงอย่างหนักจนถูกถอดออกจากดัชนี Dow Industrials ซึ่งเป็น 30 หุ้นทรงพลังที่สุดในตลาดหุ้นสหรัฐฯ สถานการณ์ของ Intel ย่ำแย่ถึงขั้นต้องจ้าง TSMC ผลิตชิปขนาด 3 นาโนเมตรขึ้นไป

ในฐานะโรงหล่อชั้นนำของจีนและใหญ่เป็นอันดับสามของโลกรองจาก TSMC และ Samsung Foundry SMIC ไม่ได้รับอนุญาตให้ซื้อแม้แต่เครื่องลิโธกราฟี EUV รุ่นแรกเนื่องจากมาตรการคว่ำบาตรของสหรัฐฯ แต่กลับถูกบังคับให้ใช้เครื่องลิโธกราฟี Deep Ultraviolet (DUV) รุ่นเก่ากว่า ซึ่งประสบปัญหาในการผลิตชิปโหนดขนาดต่ำกว่า 7 นาโนเมตร

ควอตซ์ (ที่มา: Phone Arena)

แหล่งที่มา