ABD’li girişim Substrate, geleneksel EUV litografi sistemlerine göre daha yüksek performans ve düşük maliyet vadeden, parçacık hızlandırıcısı tabanlı bir ışık kaynağıyla çalışan yeni bir X-ışını litografi (XRL) sistemi geliştiriyor. Şirket, bu teknolojiyle ASML’nin 2 nm sınıfı süreçlerine denk hatta daha ileri çözünürlükler elde edebileceğini iddia ediyor. Ayrıca Substrate, geliştirdiği sistemin rakiplerinden daha ucuza üretilebileceğini ve 2030’dan önce daha iyi çözünürlüklere ulaşacağını söylüyor.
Ancak şirketin geliştirdiği bu sistemin, mevcut üretim altyapısı ve ekipmanlarıyla uyumlu olmadığı anlaşılıyor. Bu nedenle Substrate’in başarılı olabilmesi için tüm tedarik zincirini sıfırdan inşa etmesi gerekecek. Dahası, şirket bu aracı satmayı değil, kendi fabrikasını kurup üretim hizmeti sunmayı planlıyor.
Entegre devrelerdeki yapıların giderek küçülmesiyle, üreticiler de giderek daha karmaşık ve pahalı litografi makinelerine yöneliyor. Örneğin bir ASML NXE:3800E EUV tarayıcı yaklaşık 235 milyon dolar, ASML EXE:5200B High-NA modeli ise 380 milyon dolar civarında fiyata sahip. Bu durum, hem fabrika inşaat maliyetlerini hem de çip üretim maliyetlerini hızla artırıyor.
Gelişmiş çip üretimini 10 kat ucuzlatabilir
Substrate’in projeksiyonuna göre, 2030 yılına kadar ileri düzeyde bir fabrika kurmanın maliyeti 50 milyar dolara ulaşacak. Bu da, yalnızca çok büyük sermayeye sahip birkaç şirkete üretim imkanı bırakacak. Üstelik bu süreçlerde 300 mm’lik bir plaka (wafer) üretim maliyeti 100.000 dolara kadar çıkabilir. Substrate ise bu maliyeti 2030’a kadar 10.000 dolara düşürmeyi hedefliyor.
X-ışını litografi sistemi nasıl çalışıyor?
Substrate’in geliştirdiği teknoloji, elektronları neredeyse ışık hızına kadar hızlandıran özel bir parçacık hızlandırıcısı kullanıyor. Elektronlar manyetik alanlardan geçerken yüksek enerjili X-ışını ışınları üretiyor. Şirketin ifadesine göre bu ışık “Güneş’ten milyarlarca kat daha parlak” ve çip üzerindeki desenleri olağanüstü çözünürlükte yazabilecek kadar güçlü.
Bu X-ışınları, mükemmel şekilde parlatılmış optik yüzeylerle odaklanarak fotoresist kaplı silikon plakalara yansıtılıyor. Şirket “reticle” veya “mask” terimlerinden bahsetmediği için, sistemin maskesiz doğrudan yazma yöntemi kullandığı tahmin ediliyor. Bu yöntem araştırmalar için uygun olsa da, hızlı seri üretim için henüz yeterli değil.
X-ışınları, 0.01 nm – 10 nm ile EUV makinelerinde daha kısa dalga boyu sunuyor. Bu sayede çok daha ince yapıların üretilmesine olanak tanıyor, ancak bu ışığın kontrol edilmesinin çok zor olduğu belirtiliyor.
Substrate, 12 nm kritik boyut (CD) ve 13 nm uçtan uca (T2T) aralıkta yüksek doğrulukta desenler üretmeyi başardığını duyurdu. Bu sonuçlar, mevcut EUV sistemlerinin çözünürlük kapasitesini aşan nitelikte.
Ayrıca şirket, 1.6 nm altında hizalama hassasiyeti, 0.25 nm kritik boyut düzgünlüğü (CD uniformity), 1 nm’nin altında kenar pürüzlülüğü ve 1.5 nm’den düşük yerel kritik boyut düzgünlüğü elde ettiğini iddia ediyor. Bu değerler doğruysa, Substrate’in sistemi ASML’nin mevcut EUV tarayıcılarıyla denk veya daha üstün performans gösterebilir.
Çözülmesi gerek birçok zorluk bulunuyor
Substrate’in hala çözmesi gereken birçok teknik sorun bulunuyor. Bunlar arasında; ışın kararlılığı ve optik hassasiyet, X-ışınlarına dayanıklı yeni fotoresist malzemeleri geliştirme, yüksek hassasiyetli aynaların seri üretimi, X-ışınlarının transistörlere zarar vermemesi, 1 nm altında hizalama doğruluğu ve yüksek hacimli üretim hızı ve verimlilik gibi problemler bulunuyor.
ASML’nin EUV teknolojisinin laboratuvardan seri üretime geçmesi 12 yıl sürdü, bu yüzden Substrate’in de benzer bir zaman çizelgesiyle karşılaşması muhtemel.
Substrate, ASML gibi makine satmak yerinekendi fabrikasında çip üretmeyi planlıyor. Bu yaklaşım, ABD’nin yarı iletken bağımsızlığı açısından stratejik önem taşıyabilir. Ancak, bir fabrika kurmak ve tüm üretim zincirini sıfırdan oluşturmak devasa yatırım ve tedarik ağı gerektiriyor. Ayrıca, Substrate’in hem araç üreticisi hem de foundry rolünü üstlenmesi, teknik ve finansal olarak büyük bir yük oluşturabilir. Yine de şirket hedeflerine ulaşırsa, hem ASML’nin litografi üstünlüğünü hem de TSMC’nin üretim liderliğini sarsabilir ve küresel yarı iletken dengesini yeniden ABD lehine çevirebilir.
Kaynak : https://www.donanimhaber.com/bu-yeni-cip-uretim-teknigi-asml-nin-tekeline-son-verebilir–198015
