کمپانی هلندی ASML، یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های اروپا، درحال کار بر روی نسخه جدیدی از دستگاه لیتوگرافی شدید فرابنفش (EUV) خود است که به‌منظور حک کردن الگوها بر روی قطعات سیلیکونی که تولید پیشرفته‌ترین تراشه های جهان را ممکن می‌سازد، استفاده می‌شود.
ASML که دفتر مرکزی آن در Veldhoven، روستای کوچکی در نزدیکی شهر Eindhoven هلند قرار دارد، تنها شرکتی در جهان است که قادر به ساخت این دستگاه‌های بسیار پیچیده EUV است. با این حال، فعالیت این کمپانی در اینجا متوقف نمی‌شود.
دستگاه EUV فعلی این شرکت توسط TSMC، سامسونگ و اینتل برای تولید تراشه هایی استفاده می‌شود که درنهایت به جدیدترین رایانه‌ها و گوشی‌های هوشمند راه می‌یابند. اما نسخه جدیدی از دستگاه EUV در خط تولید این شرکت وجود دارد که High NA نام داشته (NA مخفف دیافراگم عددی است) و می‌تواند به سازندگان تراشه امکان دهد تا تراشه‌های پیچیده‌تری برای تأمین انرژی نسل بعدی دستگاه‌های الکترونیکی تولید کنند.
ASML در سال 1984 تأسیس شد، زمانی که غول الکترونیکی آن زمان، فیلیپس، و سازنده ماشین‌های تولید تراشه، Advanced Semiconductor Materials International، تصمیم گرفتند یک شرکت جدید به‌منظور توسعه سیستم‌های لیتوگرافی برای صنعت رو به رشد نیمه‌هادی‌ها ایجاد کنند. این شرکت که اکنون ASM Lithography نام دارد، مشابه شماری از بزرگ‌ترین کمپانی حال‌حاضر، کار خود را درابتدا در یک سوله در کنار دفتر اصلی فیلیپس در شهر Eindhoven آغاز کرد.
امروزه این شرکت بالغ‌بر 329 میلیارد دلار ارزش‌گذاری شده است و برخی از سرمایه‌گذاران فناوری انتظار دارند تا پایان سال 2022 ارزش آن به 500 میلیارد دلار نیز برسد. ASML همچنین بزرگ‌ترین شرکت فناوری در اروپا ازنظر ارزش بازار و یکی از بزرگ‌ترین کمپانی‌های جهان به‌شمار می‌رود؛ به‌طوری‌که بیش از 31000 کارمند در سراسر هلند، ایالات‌متحده، کره جنوبی، تایوان و چین دراختیار دارد.
دستگاه تولید تراشه ۳ نانومتر
دستگاه‌های EUV پرتوهای باریک استثنایی نور را بر روی ویفرهای سیلیکونی که با مواد شیمیایی «مقاوم در برابر نور» پردازش شده‌اند، می‌تابانند. درجایی که نور با مواد شیمیایی تماس پیدا می‌کند، الگوهای پیچیده‌ای روی ویفر ایجاد می‌شود که از قبل با دقت قرار گرفته‌اند. این فرآیند که منجر به تشکیل ترانزیستورهای بسیار مهم می‌شود، به‌عنوان لیتوگرافی شناخته می‌شود.
ترانزیستورها یکی از بلوک‌های اساسی ساختمان الکترونیک مدرن هستند و جریان الکتریکی را قادر می‌سازند تا در اطراف مدار جریان یابد. به‌طورکلی، هرچه ترانزیستورهای بیشتری را بتوانید روی یک تراشه قرار دهید، آن تراشه قدرتمندتر و کارآمدتر خواهد بود.
هر سیستم لیتوگرافی که ASML می‌سازد، دارای قابلیت EUV نیست. EUV آخرین فناوری این شرکت است که چند سال پیش برای تولید تراشه در حجم بالا معرفی کرد. درحال‌حاضر، DUV (اشعه ماوراءبنفش عمیق) کماکان فناوری پیشرو در صنعت است.
کریس میلر، استادیار دانشکده حقوق و دیپلماسی فلچر در دانشگاه تافتس، به CNBC گفت که سازندگان تراشه می‌خواهند از باریک‌ترین طول موج نور ممکن در لیتوگرافی استفاده کنند تا بتوانند ترانزیستورهای بیشتری را روی هر قطعه سیلیکون قرار دهند. تراشه‌های TSMC در جدیدترین آیفون‌های اپل، که با دستگاه‌های EUV ASML ساخته شده‌اند، حدود 10 میلیارد ترانزیستور بر روی خود دارند.
دستگاه تولید تراشه ۳ نانومتر
دستگاه جدید High NA، حتی بزرگ‌تر، گران‌تر و پیچیده‌تر از دستگاه EUV فعلی شرکت ASML است.
یکی از سخنگویان ASML به CNBC بیان کرد: “این دستگاه شامل یک طراحی اپتیک جدید است و به مراحل بسیار سریع‌تری نیاز دارد.” آن‌ها اضافه کردند که دستگاه High NA دارای وضوح بالاتری می‌باشد که 1.7 برابر ویژگی‌های تراشه کوچک‌تر و 2.9 برابر افزایش تراکم تراشه را فعال می‌کند.
سخنگوی ASML درادامه توضیح داد: “با این پلتفرم، مشتریان تعداد مراحل فرآیند را کاهش خواهند داد. این یک انگیزه قوی برای آن‌ها برای پذیرش این فناوری خواهد بود. این پلتفرم کاهش قابل‌توجهی از نقص، هزینه و زمان چرخه را ارائه می‌دهد.”
طبق گزارشات، هر یک از دستگاه‌های EUV فعلی بیش از 100000 قطعه دارد که 40 کانتینر باری یا چهار جت جامبو آن‌ها را به اقصی‌نقاط جهان انتقال می‌برند. همچنین براساس گزارشات، هر کدام از این دستگاه‌ها حدود 140 میلیون دلار هزینه دارند.
میلر توضیح می‌دهد: “آن‌ها در مسیر موفقیت‌های خود استراحت نمی‌کنند،” و افزود که دستگاه جدید این شرکت امکان حکاکی‌های خاص‌تری را بر روی تراشه‌های سیلیکونی می‌دهد.
اولین ماشین High NA هنوز در دست توسعه بوده و اولین نمونه‌های آن قرار است از سال 2023 دراختیار تولیدکنندگان تراشه قرار گیرد تا آن‌ها بتوانند مراحل تست آن را شروع کرده و یاد بگیرند که چگونه با آن کار کنند.
سپس مشتریان می‌توانند از آن برای تحقیق و توسعه خود در سال‌های 2024 و 2025 استفاده کنند. سپس از سال 2025 به بعد، این دستگاه در تولیدات با حجم بالا مورداستفاده قرار خواهند گرفت.
در ماه جولای، پت گلسینگر، مدیرعامل اینتل بیان کرد که این شرکت انتظار دارد اولین دریافت‌کننده دستگاه ASML High NA باشد.
میلر درادامه بیان می‌کند: “من شرط می‌بندم که او [مدیرعامل اینتل] برای این دستگاه هزینه زیادی پرداخت کرده است زیرا مطمئناً او تنها کسی نیست که دوست دارد ابتدا آن را دراختیار بگیرد.”
Maurits Tichelman، معاون فروش و بازاریابی اینتل، به CNBC دراین‌باره می‌گوید: “High NA EUV تغییر فناوری بزرگ بعدی در نقشه راه EUV است.”
وی افزود: “ما اولین دریافت‌کننده دستگاه جدید High NA خواهیم بود و درتلاش هستیم تا آن را در سال 2025 معرفی کنیم.” او از گفتن تعداد دستگاه‌هایی که اینتل سفارش داده است، خودداری کرد.
Tichelman درادامه بیان کرد که دستگاه جدید High NA EUV از لنز با دیافراگم 0.33 به دیافراگم 0.55 با وضوح بیشتر تغییر می‌کند تا الگوهای دقیق‌تری را فعال کند.
دیافراگم بالاتر اجازه می‌دهد تا یک پرتو EUV گسترده‌تر در داخل دستگاه پیش از برخورد با ویفر ایجاد شود. هرچه این پرتو عریض‌تر باشد، هنگام برخورد با ویفر شدت آن بیشتر می‌شود که درنتیجه دقت چاپ خطوط را افزایش می‌دهد. این به‌نوبه خود هندسه‌های کوچک و ویفرهای بسیار کوچک‌تر را امکان‌پذیر می‌کند و همزمان تراکم ترانزیستور را نیز افزایش می‌دهد.
آلن پریستلی، تحلیلگر نیمه‌هادی در گارتنر، به CNBC گفت که دستگاه جدید ASML به سازندگان تراشه اجازه می‌دهد تا تراشه‌های زیر ۳ نانومتر تولید کنند. درحال‌حاضر، پیشرفته‌ترین تراشه‌های جهان سه نانومتر و بالاتر هستند.
پریستلی افزود: “دستگاه‌های High NA حدود 300 میلیون دلار هزینه خواهند داشت که دو برابر ماشین‌های EUV موجود بوده و به فناوری پیچیده لنز جدید نیاز دارند.”
تراشه‌ها اغلب از 100 تا 150 لایه بر روی یک ویفر سیلیکونی تشکیل شده‌اند. با این حال، تنها پیچیده‌ترین لایه‌ها باید با دستگاه‌های EUV ساخته شوند، درحالی‌که لایه‌های ساده‌تر را می‌توان با دستگاه‌های DUV که ASML آن‌ها را نیز می‌سازد، تولید کرد.
ساخت دستگاه‌های EUV سال‌ها طول می‌کشد و ASML تنها می‌تواند تعداد زیادی از آن‌ها را در هر سال عرضه کند. سال گذشته، طبق آمار مالی، فقط 31 عدد از این دستگاه‌ها فروخته شد و درمجموع تنها 100 عدد از آن‌ها در جهان موجود است.
Syed Alam، مدیرناظر بر نیمه‌هادی‌ها در Accenture بیان می‌کند: “در مقایسه با دستگاه‌های سنتی EUV، یک دستگاه High NA لنز بزرگ‌تری را ارائه می‌دهد که می‌تواند الگوهای کوچک‌تر را چاپ کرده و تولید کارآمد تراشه‌های قدرتمندتر را ممکن می‌سازد.”
وی افزود: “تولیدکنندگان تراشه‌ای که به‌دنبال چاپ ویژگی‌های کوچک‌تر بر روی تراشه‌های خود هستند، باید به تکنیک‌های الگوبرداری دوتایی یا سه‌گانه تکیه کنند که زمان‌بر است. با دستگاه High NA EUV، آن‌ها می‌توانند این ویژگی‌ها را در یک لایه چاپ کنند و درنتیجه زمان چرخش سریع‌تر و انعطاف‌پذیری فرآیند بهتری داشته باشند.”
Alam درادامه توضیح داد که سازندگان تراشه باید تعادلی بین عملکرد بهتر و هزینه‌های بیشتر مرتبط با ماشین‌آلات پیچیده‌تر ایجاد کنند.
وی بیان کرد: “این مورد به‌ویژه در مورد ماشین‌های High NA EUV که در آن لنزهای بزرگ‌تر مستلزم هزینه‌های خرید و نگهداری بالاتر بوده، صادق است.”
