Gelecek şekilleniyor: ASML, yeni nesil “Hyper-NA” litografi planlarını açıkladı

Hollandalı ASML, günümüz dünyasının açıkçası en önemli teknoloji şirketi. Firma, en gelişiş çiplerin üretilmesini sağlayan aşırı ultraviyole (EUV) litografi sistemlerinin dünyadaki tek tedarikçisi konumunda. Ve şimdi ASML, geleceğe dair yol haritasını açıkladı. Firma, geleceğini Hyper-NA litografisi üzerinde inşa edeceğini duyurdu. İşte ASML Hyper-NA hakkındaki detaylar:

ASML Hyper-NA ile geliyor

ASML’nin eski başkanı Martin van den Brink, kısa süre önce yaptığı bir sunumda, şirketin henüz kullanılmaya başlanan High-NA EUV sistemlerinin yerini alacak yeni bir “Hyper-NA” EUV teknolojisi üzerinde çalıştığını açıkladı. Hyper-NA için süreç şimdilik ilk aşamalarda bulunuyor olsa bu, ilki Intel’in ABD’deki tesisinde kurulan tanesi 400 milyon dolar olan High-NA sistemlerini takip edecek olan litografi teknolojisi olacak.

High-NA ile birlikte bilindiği üzere sayısal açıklık (NA) önceki EUV araçlarındaki 0,33’ten 0,55 seviyesine çıkartılmıştı. Bu da 2 nanometre (nm) veya altındaki işlem düğümlerinin geliştirilmesi için gerekli olan desen çizimine olanak sağlıyor. Bundan neredeyse üç yıl önce ASML, High-NA’nın yonga üreticilerinin en az 10 yıl boyunca 2 nm’nin çok ötesindeki işlem düğümlerine ulaşmasına yardımcı olacağını söylemişti. Şimdi ise ASML, 2030 civarında 0,75 NA’ya ulaşan Hyper-NA litografi makinelerini sunmaya hazırlanıyor. Elbette bu, Martin van den Brink’in sunumuna dayanıyor. ASML ise yaptığı açıklamada tarih vermese de Hyper-NA ile ilgili çalışmaların sürdüğünü söyledi.

Işık polarizasyonu bir sorun olacak

Sayısal açıklığında 0,55’ten 0,75’e çıkması öngörülen sınırlarının ötesinde transistör yoğunluklarına sahip çiplere olanak tanıyacak. Sayısal açıklığın artmasıyla birlikte karmaşık ve maliyetli çoklu desenleme tekniklerine olan bağımlılık da azalacak. Ancak Hyper-NA için aşılması gereken bazı engeller de var. Sayısal açıklık 0.55 seviyesine ulaştığında istenmeyen bir ışık polarizasyonu başlıyor. Işık polarizasyonu, görüntüleme kontrastını bozarak ışık verimini azaltıyor.

ASML bundan kaçınmak için muhtemelen polarizörler kullanacak. Ancak bunları eklemek ışığın bloke edilmesine, güç verimliliğin azalmasına ve haliyle üretim maliyetlerinin yükselmesine sebep olacak. Bu sorun çözülmek zorunda.

Hyper-NA’in bir diğer zorluğu da direnç olacak. Bu da çözünürlüğün korunmasını zorlaştıracak ve muhtemelen direnç malzemelerinin daha da incelmesini gerektirecek. Sorunlar elbette ASML mühendisliğinin çözemeyeceği bir seviyede değil. Dolayısıyla Hyper-NA, High-NA’in fiziksel sınırlarına ulaşılmasıyla birlikte bu on yılın sonlarına doğru muhtemelen sektör genelinde yaygınlaşmaya başlayacak.

High-NA daha yolun başında

Sektörün ilk High-NA litografi sistemini çoklu desenlemedeki zorluklar nedeniyle 0,33 NA EUV araçlarını benimsemeyen, bu sürede TSMC’ye yarı iletken üretimi liderliğini teslim eden Intel tarafından kuruldu. Intel, High-NA ile önümüzdeki birkaç yıl içinde süreç liderliğini TSMC’den almayı hedefliyor. Intel, çoklu desenleme ile maliyet yükünü istemedi açıkçası. Bunu en basit haliyle şöyle düşünebilirsiniz: Elinizdeki iki tane çok küçük maske bulunuyor. Bunları üst üste hiçbir hata payı olmadan koymanız gerekiyor. Intel, bu zorluk yerine High-NA’i bekledi. Intel, çift desenleme konusunda TSMC kadar uzmanlaşmamıştı.

TSMC, en azından şimdilik High-NA araçları kurmayı planlamıyor. Samsung, Micron ve SK Hynix gibi yonga üreticileri de High-NA için kuyrukta bekliyor.

High-NA sayesinde, 2 nm’den 14 angstrom’a, 10 angstrom (1nm) ve hatta belki de 7 angstrom’a kadar uzanan süreç teknolojilerini göreceğiz. Bundan sonrasında ise Hyper-NA devreye girecek.

High-NA ve Hyper-NA’den sonra

Hyper-NA’nın ötesinde, desenleri doğrudan bir silikon yonga plakasına yazarak pahalı fotomask kullanımını ortadan kaldıran çok ışınlı elektron ışını litografisi fikri bulunuyor. E-ışın litografi araçlarını geliştiren tek şirket olan Hollanda merkezli Mapper’in iflas etmiş olması ise bu teknik için iyiye işaret değil.

Litografi dışında, araştırmacılar ölçeklendirmeyi sürdürmek için transistörlerin boyutunu küçültmeye çalışıyorlar ancak bunun da bir sınırı var. 2 angstromluk cihazlar üretmek demek ortada iki atom var demek. Bu, bir noktada gelişimin imkansız veya çok maliyetli hale geleceği anlamına geliyor. Dolayısıyla gelecekte silikonun yerine geçecek malzemeler olacak. Silikonun yerini alacak (bkz: grafen) ve elektronlara daha yüksek hareket yetenekleri sağlayabilecek malzemeler bulunuyor.

Araştırmacılar bir gecede silikonun yerini alacak bir malzeme de aramıyor aslında. Muhtemelen önümüzdeki birkaç on yılda silikon temelli ancak grafen veya başka bir malzeme tabakasını da içeren çipler göreceğiz.