اخیراً، فناوری منبع نور SSMB-EUV که توسط دانشگاه Tsinghua پیشنهاد شده است، توجه عمومی زیادی را به خود جلب کرده است. یک ادعا این است که چین می تواند شتاب دهنده هایی برای تولید منابع نور EUV بسازد و فرکانس های مختلف منابع نور را می توان برای فرآیندهای مختلف تراشه مانند 28 نانومتر، 14 نانومتر، 7 نانومتر و 5 نانومتر استفاده کرد. به جای تکیه بر ماشین‌های لیتوگرافی EUV ASML، ایده استفاده از «کارخانه‌های منبع نور» برای شکستن محاصره ایالات متحده با تفکر نوآورانه غیرمنتظره است. این مفهوم "درک آسان" است و به نظر می رسد امیدی به ماشین های لیتوگرافی پیشرفته داخلی وجود دارد.

علاقه عموم مردم به منبع نور تشعشعات هماهنگ سازی پیچیده، SSMB-EUV، اساساً ناشی از تمایل به شکستن محاصره فناوری ایالات متحده و صنعتی کردن تحقیقات Tsinghua است که در نتیجه به تولید تراشه های داخلی با کارایی بالا کمک می کند.

این مقاله بر دیدگاه مهندسی صنایع تمرکز دارد تا برخی از جزئیات فنی مرتبط با تولید تراشه و لیتوگرافی را معرفی کند. همچنین اصول علمی پشت SSMB، EUV و تشعشعات همگام سازی را توضیح می دهد. پس از درک جزئیات فنی مهندسی کافی و اصول علمی، می توانیم مفاهیم جالبی مانند "کارخانه منبع نور" را به درستی ارزیابی کنیم.

نکات کلیدی این مقاله:

1. ماشین های لیتوگرافی SSMB-EUV دارای پیشینه تکنولوژیکی هستند. چین قبلاً سرمایه گذاری های واقعی تحقیق و توسعه انجام داده است و در واقع یک مسیر توسعه برای ماشین های لیتوگرافی آینده است.

2. تجزیه و تحلیل فرآیند ساخت تراشه با استفاده از دستگاه های لیتوگرافی DUV و EUV، الزامات عملکرد دستگاه لیتوگرافی در تولید صنعتی فراتر از تصور مردم عادی است.

3. مشکلات فنی که ماشین های لیتوگرافی SSMB-EUV باید بر آنها غلبه کنند چیست؟ ما نباید فرض کنیم که یافتن یک جهت خوب، شکستن تکنولوژی ماشین لیتوگرافی را آسان می کند.

I. دانش در مورد صنعت تولید تراشه 

برای ساخت نوع خاصی از ترانزیستور، سیلیکون چهار ظرفیتی را با مقدار کمی بور سه ظرفیتی و فسفر پنج ظرفیتی دوپ شده معرفی می کنیم تا یک اتصال PN ایجاد کنیم و سپس یک اکسید فلزی را به عنوان دروازه کنترل اضافه می کنیم. با چیدمان متراکم تعداد زیادی ترانزیستور روی ویفر و اتصال آنها بر اساس طرحی خاص، می توانیم یک تراشه ایجاد کنیم. حیاتی ترین مرحله در تولید تراشه، پردازش ویفر است که در یک کارخانه FAB انجام می شود. بر روی یک ویفر سیلیکونی بسیار خالص، تراشه های لخت یکسان یک به یک تولید می شوند. قبل از آن، ویفر سیلیکونی باید ساخته شود و پس از آن، قالب ها برش، بسته بندی، آزمایش و مونتاژ با پین انجام می شود. دشواری این فرآیندها نسبتاً کم است.

اول از همه، درک این نکته مهم است که تولید تراشه در کاربردهای صنعتی در مقیاس عظیم است تا هزینه ها را پایین نگه دارد. به عنوان مثال، تراشه محبوب اخیر گوشی هوشمند دارای مقدار تخمینی 10 میلیون واحد است. با توجه به افزایش تقاضا، این مقدار به 15-17 میلیون دستگاه افزایش یافته است و به 20 میلیون واحد افزایش یافته است.

چگونه می توان ده ها میلیون تراشه را در مدت زمان نسبتاً کوتاهی تولید کرد؟ نکته کلیدی در توانایی تولید تعداد زیادی قالب یکسان بر روی یک ویفر نهفته است. با در نظر گرفتن یک ویفر 12 اینچی (اشاره به اینچ، 8 اینچ و 6 اینچ نیز وجود دارد) قطر آن تقریباً 300 میلی متر و مساحت 70,659 میلی متر مربع است. تراشه های پیشرفته می توانند تراکم ترانزیستور خیره کننده ای معادل 100 میلیون ترانزیستور در هر میلی متر مربع به دست آورند. یک تراشه واحد حاوی میلیاردها ترانزیستور است و عملکردهای پیچیده ای مانند باند پایه 5G و SOC موبایل را انجام می دهد. با فرض اینکه مساحت یک قالب 140 میلی متر مربع باشد، یک ویفر می تواند حدود 500 قالب را در خود جای دهد.

مفهوم "بازده" در تولید تراشه بسیار مهم است. به بیان ساده، اگر از این 500 قالب، 400 مورد پس از فرآوری در کارخانه FAB کارآمد و واجد شرایط تشخیص داده شود، بازده 80 درصد است. اگرچه بازده ساخت تراشه های پیشرفته گاهی اوقات خیلی زیاد نیست، اما خیلی پایین هم نیست، زیرا از نظر تجاری آن را غیرعملی می کند. با فرض یک تخمین محافظه کارانه 50 درصد، یک ویفر همچنان باید بیش از 200 قالب کاربردی داشته باشد.

ظرفیت تولید یک کارخانه FAB به طور کلی با تعداد هزاران ویفر در ماه اندازه گیری می شود که از 10,000 تا 100,000 ویفر متغیر است. اگر ظرفیت 10,000 ویفر در ماه باشد، با 200 قالب کاربردی در هر ویفر، به این معنی است که در یک ماه 2 میلیون تراشه تولید می شود که در نتیجه بیش از 20 میلیون تراشه در سال تولید می شود.

ادامه دارد...