ASML nhắc tới Hyper-NA, tương lai của EUV và những thách thức ngành bán dẫn

Mặc cho High-NA (0.55) EUV chỉ mới bắt đầu "chớm nở" nhưng ASML - công ty sản xuất máy in litho EUV đứng đầu thế giới - đã đặt tay vào nghiên cứu thế hệ tiếp theo.

Theo nguồn tin của tạp chí EE Times, đây là lần đầu tiên thông tin về Hyper-NA (0.75) EUV xuất hiện trong lộ trình sản phẩm của ASML. Nguyên chủ tịch công ty Hà Lan, Martin van den Brink, gây bất ngờ với giới công nghệ khi phát biểu tại ITF World: "Nhìn về lâu dài, chúng tôi cần tiếp tục cải tiến các hệ thống quang học của mình, và chúng tôi cần phải tiến tới Hyper-NA. Song song đó, chúng tôi cũng phải đẩy mạnh năng suất các hệ thống (EUV cũ) lên tới 400 hoặc 500 wafer mỗi giờ (WPH)".

Hyper-NA EUV và những thách thức

Cơ bản mà nói, 0.75 NA vẫn trong giai đoạn R&D. Thực tế là chưa có gì chắc chắn để nói về năng lực của nó, ngoại trừ những thách thức vật lý cơ bản. Kurt Ronse, một giám đốc cấp cao của IMEC - đối tác nghiên cứu hàng đầu với ASML hơn 3 thập kỷ qua, mô tả những khó khăn phải đối mặt: "Liệu chúng ta có thể vượt qua 0.55 để lên 0.75, 0.85 được hay không? Hyper-NA rõ ràng mang tới nhiều thách thức".


Hyper-NA (HXE) lần đầu tiên xuất hiện trong lộ trình sản phẩm của ASML

Vấn đề đầu tiên là sự phân cực sóng ánh sáng. "Nếu anh vượt qua mức 0.55, rất nhanh chóng anh sẽ thấy sự phân cực đang huỷ đi độ tương phản mà anh cần. Bởi vì một trong các hướng phân cực về cơ bản là sẽ huỷ đi nguồn sáng. Anh sẽ cần bổ sung các bộ phân cực để tránh điều đó", Ronse cho biết. Nhưng mặt trái của việc này là các bộ phân cực sẽ chặn bớt nguồn sáng, làm giảm đi hiệu suất soi chiếu và tăng chi phí tiền điện.

2 năm trước đó, IMEC đã từng chạy thử nghiệm Hyper-NA trên mô hình máy tính. Và họ hiểu rõ lý do tại sao ASML "dừng lại" ở 0.55 để làm ra High-NA như chúng ta đã biết. "Dần dần các công ty cũng sẽ bắt đầu tự nghiên cứu lấy Hyper-NA. Zeiss thì đã bắt đầu thiết kế mẫu thấu kính (lens) của mình. ASML cũng dần dần cởi mở hơn về Hyper-NA, nhưng họ chưa bao giờ đưa nó lên lộ trình sản phẩm. Mọi thứ luôn dừng lại ở 0.55 NA. Ngay cả ở 0.55 NA thì lớp chặn quang đã rất là mỏng. Nên tới Hyper-NA, điều đó còn tệ hơn. Việc này sẽ gây nhiều thách thức hơn nữa cho quá trình khắc acid".


IMEC là đối tác nghiên cứu của ASML hơn 3 thập kỷ qua

Do đó mặc dù được nhắc đến, nhưng chưa có gì "tốt" để nói về Hyper-NA. Thứ duy nhất chúng ta có thể "chắc" là ngay cả có nghiên cứu thành công, chi phí cho 0.75 NA sẽ cực kỳ đắt đỏ.

TSMC vẫn chưa cần High-NA

Quay lại thực tại với những gì đang có, EUV phổ thông (0.33 NA) và High-NA là những gì ASML đang cung cấp trên thị trường. Ngoài hãng Intel vừa lắp đặt dây chuyền High-NA đầu tiên trên thế giới ra hiện tại chỉ có vài cái tên khác đang quan tâm tới hệ thống này của ASML, như Samsung, Micron hay SK Hynix. Nhưng TSMC lại không nằm trong số đó.

Planar MOSFET, FinFET, GAAFET và tương lai của ngành bán dẫn

Planar MOSFET chính là MOSFET nhưng ở hình thái cơ bản nhất (dạng phẳng 2D - planar). Nó là hình dạng chung của hầu hết MOSFET được sản xuất trên các tiến trình bán dẫn trước 14 nm. Tên gọi planar chỉ bắt đầu sau khi các nhà sản xuất bán dẫn nghĩ…

tinhte.vn

Quảng cáo

Hệ thống High-NA đầu tiên trên thế giới được giao cho Intel

Trước đây, mình có từng phân tích tại sao TSMC dường như không "vội vã" với High-NA. Đấy là vì kích thước reticle của dây chuyền này chỉ còn 1/2 so với EUV phổ thông, dẫn tới kích thước con chip tối đa sẽ chỉ còn 1/2 (26 x 16.5 mm). Nguyên nhân chủ yếu nằm ở việc hệ số NA càng cao thì thấu kính càng phải nhỏ lại, khiến cho diện tích quét của chùm sáng bị hẹp lại. Tất nhiên Hyper-NA cũng không "thoát" được cảnh này. Nhưng đó là câu chuyện còn xa vời.

TSMC dường như 'không vội vã' với các hệ thống High-NA EUV của ASML, tại sao vậy?

Một trong các điểm nhấn công nghệ bán dẫn thời gian qua là việc Intel nhận được hệ thống High-NA EUV (0.55 NA) đầu tiên trên thế giới, vốn sẽ cho phép việc sản xuất các con chip 2 nm và nhỏ hơn dễ dàng hơn.

tinhte.vn

Một nguyên nhân khác nữa là trình độ quét mẫu kép (double patterning - DP) của TSMC đã đạt mức thượng thừa. Cả Intel lẫn Samsung đều không đạt tới "level" này nên đây là lý do tại sao ở gần như cùng tương đương kích thước transistor, những con chip DP của Intel lẫn Samsung đều không tốt bằng của TSMC (hay nói cách khác không phải Intel hay Samsung "dở", chẳng qua là TSMC "xuất sắc" hơn tất cả).


Trong DP, vị trí đặt các tấm reticle/photomask phải cực kỳ chuẩn xác để tránh tạo ra lỗi

Thực tế trong giai đoạn chuyển từ DUV sang EUV, hầu hết các công ty trên đều áp dụng DP (hoặc hơn) vì chùm sáng DUV không đủ mạnh để tạo ra các chi tiết transistor rõ ràng - cần phải quét 2 lần hoặc hơn để hoàn thiện các chi tiết này (SMIC cũng đang áp dụng phương pháp này vì không thể mua được dây chuyền EUV). Song cái khó của quét mẫu kép/nhiều lần chính là mỗi lần quét lại, vị trí wafer và reticle phải giống hệt như lần quét đầu tiên thì chi tiết mạch in mới không bị lệch, mẻ góc.

Quảng cáo

Ronse cho hay: "Thứ cực kỳ quan trọng trong DP chính là sai lệch góc đặt. Hai tấm in mẫu của anh phải đặt khít hoàn hảo. Intel thì muốn tránh né việc này. Khác biệt lớn giữa Intel (vs. TSMC) là họ chưa làm chủ kỹ thuật DP tốt như TSMC. Thế nên, họ chọn giải pháp chùm sáng có độ phân giải cao như High-NA (thay vì EUV phổ thông)".


Một số lỗi phát sinh trong DP và cách khắc phục, tốn rất nhiều thời gian

Dĩ nhiên nói thế không có nghĩa TSMC sẽ không bao giờ dùng High-NA. Chỉ là trong giai đoạn trước mắt, công ty Đài Loan vẫn "sống khoẻ" với 0.33 NA. Đồng thời họ cũng phải tính tới giải pháp làm sao có thể in ra con chip to hơn giới hạn reticle hiện có của High-NA. Làm chủ DP cũng không có nghĩa mọi thứ sẽ mãi ổn. Khi kích thước transistor càng nhỏ hơn thì rủi ro hư hỏng càng cao hơn. "Nếu anh cứ DP, thì mọi thứ anh đều phải làm lại 2 lần. Sau cùng chi phí sản xuất sẽ đắt đỏ hơn", Ronse bổ sung.

Dự kiến, High-NA sẽ đáp ứng được nhu cầu sản xuất các chip từ 2 nm cho tới 10 angstrom, thậm chí có thể là 7 angstrom. Nhưng sau đó thì High-NA "kiệt sức".

Tương lai mờ mịt sau High-NA

Mặc dù được nhắc đến, nhưng Hyper-NA hiện là một dấu hỏi lớn. Tuy có thể giúp chúng ta thu nhỏ transistor thêm vài năm nữa nhưng làm sao để đạt được điều đó thật sự chưa rõ ràng. Việc đặt thêm các bộ lọc phân cực sẽ làm cấu tạo các cỗ máy phức tạp lên đáng kể. Điều đó không chỉ làm chi phí sản xuất ra cỗ máy này tăng lên gấp bội mà chi phí vận hành chúng cũng tăng cấp số nhân - bạn cần gia tăng công suất nguồn laser đầu vào để bù đắp các hao hụt khi truyền tải qua hệ thấu kính. Tuổi thọ các thấu kính cũng sẽ giảm đáng kể vì công suất nhiệt tạo ra tăng theo mức năng lượng chúng phải hấp thụ, vân vân và mây mây.


Hệ thống nanoimprint của Canon, nhưng công suất chỉ đạt 80 WPH

Tất nhiên in quang khắc (optical/photo lithography) không phải cách sản xuất chip duy nhất. Chúng ta vẫn còn những phương pháp khác như in đè nano (nano imprint) hoặc in chùm hạt (electron/proton beam lithography). Song giới hạn của các công nghệ này là sản lượng rất thấp và tỷ lệ lỗi cao khi transistor ngày càng nhỏ hơn. Dù gần đây Canon có ra mắt hệ thống nano imprint mới cho phép in ra mạch tương đương dây chuyền 5 nm, thì năng suất của nó vẫn thấp hơn đáng kể các hệ thống EUV mà ASML đang cung cấp (~ 80 WPH). Trong khi ASML vẫn liên tục cải thiện sản lượng các hệ thống EUV (lộ trình 400 ~ 500 WPH) thì "cơ hội" cho Canon là rất thấp.

Canon giới thiệu máy khắc chip nano, cạnh tranh trực tiếp với ASML trong ngành bán dẫn

Giữa lúc mọi người còn mải bàn tán và đánh giá những thiết bị công nghệ mới, thì một động thái từ phía Nhật Bản lại đang có khả năng thay đổi toàn bộ thị trường bán dẫn, ngành công nghiệp tạo ra chính những thiết bị các anh chị em sử dụng hàng ngày.

tinhte.vn

Và kể cả nếu chúng ta có thu nhỏ được transistor hơn nữa, thì bức tường đã rất gần. "Anh không thể tưởng tượng nổi liệu có mạch in nào chỉ dày có 2 angstrom. Nó chỉ có 2 nguyên tử thôi. Đến mức nào đó, mọi thứ phải dừng lại".


Làm sao để lắng đọng/kết tủa lớp vật liệu chỉ dày vài nguyên tử lên một tấm wafer là vấn đề rất nan giải

Đến lúc này, việc dùng vật liệu, nguyên tố khác gần như là bắt buộc. Tấm wafer thì vẫn là silicon nhưng các mạch in sẽ phải cấu tạo từ thứ khác. "Có những vật liệu mới có độ di động electron cao hơn (SiO2). Nhưng còn khó khăn hơn để đặt được chúng lên tấm wafer. Các nhóm nghiên cứu vẫn đang tìm cách làm việc đó".

Planar MOSFET, FinFET, GAAFET và tương lai của ngành bán dẫn

Planar MOSFET chính là MOSFET nhưng ở hình thái cơ bản nhất (dạng phẳng 2D - planar). Nó là hình dạng chung của hầu hết MOSFET được sản xuất trên các tiến trình bán dẫn trước 14 nm. Tên gọi planar chỉ bắt đầu sau khi các nhà sản xuất bán dẫn nghĩ…

tinhte.vn

"Chỉ còn vài thế hệ nữa là anh sẽ phải tìm cách kết tủa chỉ một lớp vật liệu cực mỏng (vài phân tử) để cho các electron có thể chạy qua được. Thứ cần phải có là những thiết bị hết sức chuyên dụng để có thể kết tủa đồng nhất được chúng trên toàn tấm wafer. Hiện tại, chúng chỉ mới nằm trong phòng thí nghiệm, và cũng chỉ kết tủa được một diện tích nhỏ. Sẽ cần phải có các dụng cụ kết tủa mới. Tương tự, việc khắc mạch in lên các vật liệu này cũng sẽ khó khăn hơn, nên chúng ta cần có kỹ thuật khắc mới. Dĩ nhiên, cái nền của con chip vẫn là silicon".

Khóa học Machine Learning cơ bản- Khoa học dữ liệu - AI

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Khoá học Quản trị Chiến lược Dành cho Lãnh đạo Doanh nghiệp

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Nơi hội tụ Tinh Hoa Tri Thức - Khơi nguồn Sáng tạo

Để tham gia khóa học công nghệ truy cập link: http://thuvien.hocviendaotao.com

Mọi hỗ trợ về công nghệ email: dinhanhtuan68@gmail.com

--- 

Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên ZALO!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên Facebook!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa đào tạo Power BI phân tích báo cáo để bán hàng thành công

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Bảo mật và tấn công Website - Hacker mũ trắng

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học ​

KHÓA HỌC LẬP TRÌNH PYTHON TỪ CƠ BẢN ĐẾN CHUYÊN NGHIỆP

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Lập trình Visual Foxpro 9 - Dành cho nhà quản lý và kế toán

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học hướng dẫn về Moodle chuyên nghiệp và hay

Xây dựng hệ thống đào tạo trực tuyến chuyên nghiệp tốt nhất hiện nay.

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

KHÓA EXCEL CHUYÊN NGHIỆP

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học AutoIt dành cho dân IT và Marketing chuyên nghiệp

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khoá học Word từ cơ bản tới nâng cao, học nhanh, hiểu sâu

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học hướng dẫn sử dụng Powerpoint từ đơn giản đến phức tạp HIỆU QUẢ

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Thiết kế, quản lý dữ liệu dự án chuyên nghiệp cho doanh nghiệp bằng Bizagi

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng Power Query trong Excel

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Lập trình WEB bằng PHP từ cơ bản đến nâng cao

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng TableAU - Chìa khóa thành công!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng SPSS - Chìa khóa thành công!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học "Thiết kế bài giảng điện tử", Video, hoạt hình 

kiếm tiền Youtube bằng phần mềm Camtasia Studio

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ VIDEO CLIP CHO DÂN MARKETING CHUYÊN NGHIỆP

​​​​​

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ QUẢNG CÁO VÀ ĐỒ HỌA CHUYÊN NGHIỆP VỚI CANVA

Hãy tham gia khóa học để trở thành người chuyên nghiệp. Tuyệt HAY!😲👍

 KHÓA HỌC VIDEO- XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ BẰNG MICROSOFT ACCESS

GOOGLE SPREADSHEETS phê không tưởng

Khóa hoc lập trình bằng Python tại đây

Hãy tham gia khóa học để biết mọi thứ

Để tham gia tất cả các bài học, Bạn nhấn vào đây 

Khóa học lập trình cho bé MSWLogo

Nhấn vào đây để bắt đầu học

Khóa học Ba, Mẹ và Bé - Cùng bé lập trình  TUYỆT VỜI

Khóa học sử dụng Adobe Presenter-Tạo bài giảng điện tử

Khóa học vẽ tạo giao diện demo cho website

Để thành thạo Wordpress bạn hãy tham gia khóa học 

Tham gia khóa học tại đây

Khóa học sử dụng Edmodo để dạy và học hiện đại để thành công

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Bảo hiểm nhân thọ - Bảo vệ người trụ cột

Cập nhật công nghệ từ Youtube tại link: congnghe.hocviendaotao.com
Tham gia nhóm Facebook
Để tham gia khóa học công nghệ truy cập link: http://thuvien.hocviendaotao.com
Mọi hỗ trợ về công nghệ email: dinhanhtuan68@gmail.com

Nguồn: Tinh Tế

Share !