Baru-baru ini, teknologi sumber cahaya SSMB-EUV yang diusulkan oleh Universitas Tsinghua telah menarik minat masyarakat yang besar. Salah satu klaimnya adalah bahwa Tiongkok dapat membangun akselerator untuk menghasilkan sumber cahaya EUV, dan frekuensi sumber cahaya yang berbeda dapat digunakan untuk berbagai proses chip seperti 28nm, 14nm, 7nm, dan 5nm. Daripada mengandalkan mesin litografi EUV ASML, idenya adalah menggunakan "pabrik sumber cahaya" untuk mendobrak blokade AS dengan pemikiran inovatif yang tidak terduga. Konsep ini "mudah dipahami", dan sepertinya ada harapan bagi mesin litografi dalam negeri yang canggih.

Ketertarikan masyarakat terhadap sumber cahaya radiasi sinkronisasi kompleks, SSMB-EUV, pada dasarnya didorong oleh keinginan untuk mendobrak blokade teknologi AS dan melakukan industrialisasi penelitian Tsinghua, sehingga membantu memproduksi chip dalam negeri berperforma tinggi.

Artikel ini berfokus pada perspektif teknik industri untuk memperkenalkan beberapa detail teknis yang relevan tentang pembuatan chip dan litografi. Hal ini juga menjelaskan prinsip-prinsip ilmiah di balik SSMB, EUV, dan radiasi sinkronisasi. Setelah memahami detail teknis teknik dan prinsip ilmiah secara memadai, kita dapat mengevaluasi dengan tepat konsep menarik seperti "pabrik sumber cahaya".

Poin-poin penting dari artikel ini:

1. Mesin litografi SSMB-EUV memiliki latar belakang teknologi. Tiongkok telah melakukan investasi penelitian dan pengembangan yang sebenarnya, dan ini memang merupakan arah pengembangan mesin litografi di masa depan.

2. Menganalisis proses pembuatan chip menggunakan mesin litografi DUV dan EUV, persyaratan kinerja mesin litografi dalam produksi industri berada di luar imajinasi orang awam.

3. Apa saja kesulitan teknis yang perlu diatasi oleh mesin litografi SSMB-EUV? Kita tidak boleh berasumsi bahwa menemukan arah yang baik akan membuat terobosan teknologi mesin litografi menjadi mudah.

I. Pengetahuan tentang industri manufaktur chip 

Untuk membuat transistor jenis tertentu, kami memperkenalkan silikon tetravalen yang diolah dengan sejumlah kecil boron trivalen dan fosfor pentavalen untuk membuat sambungan PN, dan kemudian menambahkan oksida logam sebagai gerbang kendali. Dengan menyusun sejumlah besar transistor secara padat pada wafer dan menghubungkannya sesuai dengan desain tertentu, kita dapat membuat sebuah chip. Langkah paling penting dalam pembuatan chip adalah pemrosesan wafer, yang dilakukan di pabrik FAB. Pada wafer silikon yang sangat murni, chip telanjang (cetakan) yang identik diproduksi satu per satu. Sebelumnya, wafer silikon perlu diproduksi, kemudian cetakan dipotong, dikemas, diuji, dan dirakit dengan pin. Kesulitan dari proses ini relatif rendah.

Pertama dan terpenting, penting untuk dipahami bahwa produksi chip dalam aplikasi industri berskala besar untuk menjaga biaya tetap rendah. Misalnya, chip ponsel pintar yang populer saat ini diperkirakan berjumlah 10 juta unit. Karena meningkatnya permintaan, jumlah ini meningkat menjadi 15-17 juta unit, dan selanjutnya meningkat menjadi 20 juta unit.

Bagaimana puluhan juta chip bisa diproduksi dalam waktu yang relatif singkat? Kuncinya terletak pada kemampuan menghasilkan cetakan identik dalam jumlah besar pada satu wafer. Misalnya wafer berukuran 12 inci (artinya inci, ada juga yang berukuran 8 inci dan 6 inci), diameternya kurang lebih 300 milimeter, dengan luas 70,659 milimeter persegi. Chip canggih dapat mencapai kepadatan transistor yang menakjubkan sebesar 100 juta transistor per milimeter persegi. Sebuah chip berisi miliaran transistor dan menjalankan fungsi kompleks seperti baseband 5G dan SOC seluler. Dengan asumsi luas sebuah dadu adalah 140 milimeter persegi, sebuah wafer dapat menampung sekitar 500 cetakan.

Konsep “hasil” sangat penting dalam pembuatan chip. Sederhananya, jika dari 500 cetakan tersebut, setelah diproses di pabrik FAB, ditemukan 400 buah yang berfungsi dan berkualitas, maka rendemennya adalah 80%. Meskipun hasil fabrikasi chip tingkat lanjut terkadang tidak terlalu tinggi, namun juga tidak terlalu rendah, karena hal ini akan membuatnya tidak praktis secara komersial. Dengan asumsi perkiraan konservatif sebesar 50%, sebuah wafer seharusnya masih memiliki lebih dari 200 cetakan fungsional.

Kapasitas produksi suatu pabrik FAB umumnya diukur dari berapa ribu wafer yang dapat diproses per bulannya, berkisar antara 10,000 hingga 100,000 wafer. Jika kapasitasnya 10,000 wafer per bulan, dengan 200 cetakan fungsional per wafer, berarti akan ada 2 juta chip yang diproduksi dalam sebulan, sehingga menghasilkan lebih dari 20 juta chip dalam setahun.

Bersambung...