Video: Chip Manufacturing - How are Microchips made? | Infineon (November 2024)
Nach all dem Hype um das 50-jährige Bestehen von Moore's Law in der vergangenen Woche gab es echte Anzeichen dafür, dass die nächsten Schritte in dieser Woche näher rückten, als der Gerätehersteller ASML bekannt gab, dass eine Vereinbarung über den Verkauf von mindestens 15 neuen EUV-Lithografiewerkzeugen erzielt worden war an einen namenlosen Kunden in den USA, mit ziemlicher Sicherheit an Intel.
Chipfirmen sprechen seit Jahren über das Versprechen der extremen Ultraviolettlithographie (EUV) und werben damit als Ersatz für die Immersionslithographie, die seit mehr als einem Jahrzehnt der Standard bei der Herstellung fortschrittlicher Chips ist. Bei der Immersionslithographie werden winzige Lichtwellenlängen durch eine Flüssigkeit gebrochen, um die Muster zu drucken, mit denen die Transistoren auf einem Chip erzeugt werden. Dies funktionierte für mehrere Generationen der Chipherstellung gut, aber in den letzten Jahren, als die fortgeschrittene Chipherstellung auf die Knoten 20, 16 und 14 nm überging, mussten die Chiphersteller das sogenannte "Double Patterning" verwenden, um noch kleinere Muster zu erzeugen die Pommes. Dies führt zu mehr Zeit und mehr Kosten beim Erzeugen der Schichten des Chips, die eine doppelte Strukturierung benötigen; und das wird erst in den folgenden generationen schwieriger.
Mit EUV kann das Licht viel kleiner sein und somit würde ein Chiphersteller weniger Durchgänge benötigen, um eine Schicht des Chips zu erzeugen, die ansonsten mehrere Durchgänge der Immersionslithographie erfordern würde. Damit dies jedoch erfolgreich funktioniert, müssen solche Maschinen konsistent und zuverlässig arbeiten können. Das größte Problem bestand in der Entwicklung einer Plasmaenergiequelle - im Grunde genommen eines Hochleistungslasers -, die durchgehend funktioniert und somit die in Tauchmaschinen übliche 193-nm-Lichtquelle ersetzt.
ASML arbeitet seit Jahren daran und hat vor einigen Jahren Cymer übernommen, das führende Unternehmen, das versucht, die Lichtquelle herzustellen. Etwa zur gleichen Zeit erhielt es Investitionen von seinen größten Kunden - Intel, Samsung und TSMC. Unterwegs machte das Unternehmen viele Bekanntmachungen über die Fortschritte, die es gemacht hat, als es von Werkzeugen, die ein paar Wafer pro Stunde produzieren können, zu einem Zeitpunkt übergegangen ist, an dem sich die Anzahl den 100 Wafern pro Stunde annäherte wird dauern, um EUV kostengünstig zu machen.
ASML spricht am liebsten von einer Kombination aus Wafern pro Tag und Verfügbarkeit, der Zeit, die das Tool tatsächlich in Produktion ist. In seiner Gewinnaufforderung letzte Woche gab das Unternehmen bekannt, dass es sein Ziel in diesem Jahr war, die Werkzeuge für die Produktion von 1.000 Wafern pro Tag bei einer Verfügbarkeit von mindestens 70 Prozent bereitzustellen. und sagte, dass ein Kunde bereits in der Lage war, 1.000 Wafer pro Tag zu erhalten (obwohl vermutlich nicht bei dieser Verfügbarkeit). Das Ziel von ASML ist es, im Jahr 2016 1.500 Wafer pro Tag zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Tool für einige Anwendungen voraussichtlich wirtschaftlich sein.
In seiner Telefonkonferenz zu den Einnahmen in der vergangenen Woche gab TSMC bekannt, über zwei Tools zu verfügen, die derzeit mit einer 80-Watt-Stromquelle einen durchschnittlichen Waferdurchsatz von einigen hundert Wafern pro Tag erzielen.
Auf dem Intel Developer Forum im vergangenen Herbst erklärte Intel-Senior-Fellow Mark Bohr, Logic Technology Development, er sei sehr an EUV interessiert, da es ein Potenzial für eine verbesserte Skalierung und Vereinfachung des Prozessflusses biete. Intel sei jedoch sehr an EUV interessiert, sagte er noch nicht fertig in Bezug auf Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit. Infolgedessen würden weder die 14-nm- noch die 10-nm-Knoten von Intel diese Technologie verwenden. Zu der Zeit sagte er, dass Intel für 7nm "nicht darauf gewettet" habe und Chips an diesem Knoten ohne ihn herstellen könne, obwohl er sagte, dass es mit EUV besser und einfacher wäre.
Die Nachrichten scheinen darauf hinzudeuten, dass Intel jetzt glaubt, EUV sei möglicherweise für diesen Prozessknoten bereit. Obwohl ASML nicht bestätigt hat, dass Intel der Kunde ist, gibt es kein anderes US-amerikanisches Unternehmen, das so viele Tools benötigt. und das Timing scheint mit den 7-nm-Fertigungsanforderungen von Intel übereinzustimmen. In der Ankündigung heißt es jedoch nur, dass zwei der neuen Systeme in diesem Jahr ausgeliefert werden sollen, der Rest der 15 Systeme soll später ausgeliefert werden, und Intel selbst hat nicht bestätigt, dass es 7nm verwenden wird. Wahrscheinlich positioniert sich Intel so, dass die Tools, wenn sie wirklich mit dem von ASML vorhergesagten Tempo voranschreiten, mit einer Geschwindigkeit von 7 nm verwendet werden können.
Natürlich waren die meisten anderen großen Chiphersteller auch Kunden von frühen Werkzeugen, und TSMC hat sich auch sehr dafür ausgesprochen, solche Geräte für die künftige Fertigung zu haben. Es ist zu erwarten, dass auch andere Chiphersteller, insbesondere Samsung und Globalfoundries, und letztendlich auch die Speicherhersteller in der Reihe sind.
In der Zwischenzeit wurde viel darüber spekuliert, dass an neuen Prozessknoten neue Materialien wie gespanntes Germanium und Indiumgalliumarsenid verwendet werden. Auch dies wäre eine große Veränderung gegenüber den derzeit verwendeten Materialien. Auch dies wurde nicht bestätigt, aber es ist interessant.
Alles in allem scheinen sich die Techniken, die für die Herstellung noch dichterer Chips erforderlich sind, weiter zu verbessern, aber die Kosten für den Wechsel zu jeder neuen Generation werden weiter steigen.
