近年、清華大学が提案したSSMB-EUV光源技術が大きな注目を集めています。主張の28つは、中国はEUV光源を生成するための加速器を構築でき、14nm、7nm、5nm、XNUMXnmなどのさまざまなチッププロセスに異なる周波数の光源を使用できるというものです。 ASMLのEUVリソグラフィー装置に依存する代わりに、「光源工場」を利用して、予想外の革新的な思考で米国の封鎖を打破するという考えだ。このコンセプトは「分かりやすい」ということで、先進的な国産露光装置に期待を感じます。

複雑な同期放射光源である SSMB-EUV に対する一般の関心は、基本的に米国の技術封鎖を打破し、清華社の研究を産業化し、それによって高性能の国産チップの生産に役立てたいという願望によって動かされている。

この記事では、インダストリアル エンジニアリングの観点に焦点を当て、チップ製造とリソグラフィーに関する関連技術の詳細を紹介します。また、SSMB、EUV、同期放射の背後にある科学原理についても説明します。工学的な技術的詳細と科学的原理を十分に理解した後、「光源工場」のような興味深い概念を適切に評価できるようになります。

この記事の要点:

1. SSMB-EUV リソグラフィー装置には技術的背景があります。中国はすでに実際の研究開発投資を行っており、それはまさに将来のリソグラフィー装置の開発の方向性となっている。

2. DUV および EUV リソグラフィー装置を使用したチップ製造プロセスを分析すると、工業生産におけるリソグラフィー装置の性能に対する要件は常人の想像を超えています。

3. SSMB-EUV リソグラフィー装置が克服する必要がある技術的困難は何ですか?良い方向性を見つければ、リソグラフィー装置技術の突破が容易になると考えるべきではありません。

I. チップ製造業界に関する知識 

特定のタイプのトランジスタを作成するには、少量の 3 価のホウ素と 5 価のリンをドープした 4 価のシリコンを導入して PN 接合を作成し、その後、制御ゲートとして金属酸化物を追加します。ウェハ上に多数のトランジスタを高密度に配置し、それらを所定の設計に従って接続することでチップが完成します。チップ製造における最も重要なステップは、FAB 工場で行われるウェーハ処理です。高純度のシリコンウェーハ上に、同一のベアチップ（ダイ）を一つ一つ製造します。その前にシリコンウェーハを製造する必要があり、その後、ダイの切断、パッケージ化、テストが行​​われ、ピンで組み立てられます。これらのプロセスの難易度は比較的低いです。

何よりもまず、産業用途におけるチップ生産はコストを低く抑えるために大規模であることを理解することが重要です。たとえば、最近人気のスマートフォン用チップは、推定数量が 10 万個あります。需要の増加により、この数量は 15 ～ 17 万個に増加し、さらに 20 万個に増加しました。

比較的短期間に数千万個のチップを製造するにはどうすればよいでしょうか?鍵となるのは、単一のウェーハ上に多数の同一のダイを製造できる能力にあります。 12インチ（インチのことですが、8インチ、6インチもあります）のウエハを例にとると、直径は約300ミリメートル、面積は70,659平方ミリメートルです。先進的なチップは、平方ミリメートルあたり 100 億個のトランジスタという驚異的なトランジスタ密度を達成できます。単一のチップには数十億個のトランジスタが含まれており、5G ベースバンドやモバイル SOC などの複雑な機能を実行します。ダイの面積が 140 平方ミリメートルであると仮定すると、ウェハには約 500 個のダイを収容できます。

「歩留まり」の概念はチップ製造において重要です。簡単に言うと、FAB 工場での処理後にこれら 500 個のダイのうち 400 個が機能し、適格であることが判明した場合、歩留まりは 80% になります。高度なチップ製造の歩留まりは、あまり高くないこともありますが、商業的に非実用的になるほど低すぎることもありません。控えめに見積もって 50% と仮定しても、ウェーハには依然として 200 以上の機能ダイが存在するはずです。

FAB 工場の生産能力は一般に、10,000 か月あたり何千枚のウェーハを処理できるかによって測定され、その範囲は 100,000 枚から 10,000 枚までです。生産能力が月あたり 200 枚のウェハーで、ウェハーあたり 2 個の機能ダイがある場合、月に 20 万個のチップが生産され、年間で XNUMX 万個以上のチップが生産されることになります。

つづく...