Вчера начала свою работу ежегодная конференция International Solid-State Circuits Conference (ISSCC 2013). Одной из первых на ISSCC "отстрелялась" компания ASML — производитель оборудования для выпуска полупроводников. Нидерландский разработчик, как вы можете помнить, в прошлом году получил внушительные дотации от компаний Intel, Samsung и TSMC на разработку инструментов с использованием проекции в EUV-диапазоне (13 нм) и на создание установок для обработки 450-мм пластин. За полученные деньги, понятно, надо отчитаться, чем мы сейчас и займёмся.

В своих экспериментах ASML удалось на практике доказать, что излучение в сверхжёстком ультрафиолетовом диапазоне поддаётся контролю и дальнейшей оптимизации. Эмуляция непрерывного цикла с использованием 40-Вт источника излучения позволила выйти на теоретическую цифру производительности на уровне 165 пластин в час с уровнем брака 0,01%. Также компания провела эксперимент, в котором смогла контролировать 60-Вт источник излучения в течение 40 часов, и он при этом выдавал стабильный результат.

Сегодня лимит теоретической производительности при производстве пластин достигает 250 пластин в час. Переход на EUV-проекцию, таким образом, будет сопровождаться снижением объёмов производства и повышением себестоимости продукции. С началом докоммерческого EUV-производства в 2014 году производительность сканеров обещает достичь значения 70 пластин в час. Мощность излучения при этом вряд ли превысит 60 Вт. В идеале же разработчик должен довести мощность излучения до 250 Вт, но даже при такой мощности рабочая производительность EUV-сканеров останется на уровне 100 пластин в час.

По мнению ASML, самым оптимальным для развёртывания EUV-сканеров станет переход на 10-нм техпроцесс. Такое производство потребует всего один фотошаблон для проекции. В компании Intel, например, считают, что 10-нм полупроводники можно будет выпускать с помощью старого оборудования и четырёх-пяти фотошаблонов. Тем не менее, Intel вложила громадные средства в разработку EUV-оборудования и купила часть акций ASML, так что говорить они могут всё что угодно, но если производитель успеет создать правильные установки, вряд ли Intel от них откажется. Как подсчитали в ASML, даже тройная проекция перестаёт быть выгодной и удобной в работе.

Для дальнейшего снижения масштаба техпроцесса, тем не менее, в ASML рассматривают варианты двойного и тройного экспонирования для 7-нм уровня и 3-нм. Кроме того, рассматриваются варианты по последовательному снижению длины волны, улучшению оптики и переходу на самоорганизующиеся структуры.

В снижении масштаба техпроцесса, таким образом, присутствуют чётко различимые подводные камни, которые видно как обойти. А вот с разработкой оборудования для обработки 450-мм пластин, признаются в ASML, всё далеко не так однозначно. Фактически, в чём компания видит источник проблем, в создание 450-мм инструментов инвестировала одна лишь компания Intel. Этих средств может не хватить на то, чтобы уложиться в срок. Предполагается, что первое 450-мм оборудование заработает в 2018 году на втором поколении EUV-сканеров. Но даже если всё будет хорошо, в ASML опасаются, что от перехода на 450-мм пластины экономической выгоды может не оказаться.

В представленных компанией выкладках относительная стоимость квадратного метра "обработанного кремния" на 450-мм пластинах может оказаться на 22% выше, чем в случае использования 300-мм пластин. Ситуация обещает выравняться с переходом на совершенно новое 450-мм оборудование, которое будет устанавливаться на новых производствах, изначально ориентированных на обработку 450-мм пластин. Иначе говоря, наибольший эффект будет от тех фабрик, которые будут строиться с нуля и без использования, условно говоря, 300-мм инфраструктуры. Это не только литографическое оборудование, но и вся организация производства, начиная от подвоза, хранения и подачи пластин и заканчивая системами водоочистки и прочей фабричной обвязкой. Надеемся, раз Intel не побоялась принять на себя все шишки, оно того стоит.