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

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

ASML Hyper-NA ile geliyor

ASML’nin eski başkanı Martin van den Brink, kısa müddet evvel yaptığı bir sunumda, şirketin şimdi kullanılmaya başlanan High-NA EUV sistemlerinin yerini alacak yeni bir “Hyper-NA” EUV teknolojisi üzerinde çalıştığını açıkladı. Hyper-NA için süreç şimdilik birinci evrelerde 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) evvelki EUV araçlarındaki 0,33’ten 0,55 seviyesine çıkartılmıştı. Bu da 2 nanometre (nm) yahut altındaki süreç düğümlerinin geliştirilmesi için gerekli olan desen çizimine imkan sağlıyor. Bundan neredeyse üç yıl evvel ASML, High-NA’nın yonga üreticilerinin en az 10 yıl boyunca 2 nm’nin çok ötesindeki süreç düğümlerine ulaşmasına yardımcı olacağını söylemişti. Artık 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 sonlarının ötesinde transistör yoğunluklarına sahip çiplere imkan tanıyacak. Sayısal açıklığın artmasıyla birlikte karmaşık ve maliyetli çoklu desenleme tekniklerine olan bağımlılık da azalacak. Lakin Hyper-NA için aşılması gereken birtakım mahzurlar de var. Sayısal açıklık 0.55 düzeyine ulaştığında istenmeyen bir ışık polarizasyonu başlıyor. Işık polarizasyonu, görüntüleme kontrastını bozarak ışık randımanını azaltıyor.

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

Hyper-NA’in bir başka zorluğu da direnç olacak. Bu da çözünürlüğün korunmasını zorlaştıracak ve muhtemelen direnç materyallerinin daha da incelmesini gerektirecek. Meseleler elbette ASML mühendisliğinin çözemeyeceği bir düzeyde değil. Münasebetiyle Hyper-NA, High-NA’in fizikî hudutlarına ulaşılmasıyla birlikte bu on yılın sonlarına doğru muhtemelen bölüm genelinde yaygınlaşmaya başlayacak.

High-NA daha yolun başında

Sektörün birinci High-NA litografi sistemini çoklu desenlemedeki zorluklar nedeniyle 0,33 NA EUV araçlarını benimsemeyen, bu müddette 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 kolay haliyle şöyle düşünebilirsiniz: Elinizdeki iki tane çok küçük maske bulunuyor. Bunları üst üste hiçbir kusur hissesi 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 üzere yonga üreticileri de High-NA için kuyrukta bekliyor.

High-NA sayesinde, 2 nm’den 14 angstrom’a, 10 angstrom (1nm) ve hatta tahminen 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 direkt bir silikon yonga plakasına yazarak kıymetli 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 uyguna işaret değil.

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

Araştırmacılar bir gecede silikonun yerini alacak bir materyal de aramıyor aslında. Muhtemelen önümüzdeki birkaç on yılda silikon temelli lakin grafen yahut öteki bir gereç katmanını da içeren çipler göreceğiz.