Baru-baru ini, teknologi sumber cahaya SSMB-EUV yang dicadangkan oleh Universiti Tsinghua telah menarik minat orang ramai. Satu dakwaan ialah China boleh membina pemecut untuk menjana sumber cahaya EUV, dan frekuensi sumber cahaya yang berbeza boleh digunakan untuk pelbagai proses cip seperti 28nm, 14nm, 7nm dan 5nm. Daripada bergantung pada mesin litografi EUV ASML, ideanya adalah untuk menggunakan "kilang sumber cahaya" untuk memecahkan sekatan AS dengan pemikiran inovatif yang tidak dijangka. Konsep ini "mudah difahami," dan rasanya ada harapan untuk mesin litografi domestik termaju.

Minat orang ramai terhadap sumber cahaya sinaran penyegerakan kompleks, SSMB-EUV, pada asasnya didorong oleh keinginan untuk memecahkan sekatan teknologi AS dan mengindustrikan penyelidikan Tsinghua, sekali gus membantu menghasilkan cip domestik berprestasi tinggi.

Artikel ini menumpukan pada perspektif kejuruteraan industri untuk memperkenalkan beberapa butiran teknikal berkaitan pembuatan cip dan litografi. Ia juga menerangkan prinsip saintifik di sebalik SSMB, EUV, dan sinaran penyegerakan. Selepas memahami butiran teknikal kejuruteraan dan prinsip saintifik yang mencukupi, kami boleh menilai dengan betul konsep menarik seperti "kilang sumber cahaya."

Perkara utama artikel ini:

1. Mesin litografi SSMB-EUV mempunyai latar belakang teknologi. China telah pun membuat pelaburan R&D sebenar, dan ia sememangnya hala tuju pembangunan untuk mesin litografi masa hadapan.

2. Menganalisis proses pembuatan cip menggunakan mesin litografi DUV dan EUV, keperluan untuk prestasi mesin litografi dalam pengeluaran perindustrian adalah di luar imaginasi orang biasa.

3. Apakah kesukaran teknikal yang perlu diatasi oleh mesin litografi SSMB-EUV? Kita tidak seharusnya menganggap bahawa mencari arah yang baik akan memudahkan penembusan teknologi mesin litografi.

I. Pengetahuan tentang industri pembuatan kerepek 

Untuk membuat jenis transistor tertentu, kami memperkenalkan silikon tetravalen yang didopkan dengan sedikit boron trivalen dan fosforus pentavalen untuk mencipta persimpangan PN, dan kemudian menambah oksida logam sebagai pintu kawalan. Dengan menyusun sejumlah besar transistor padat pada wafer dan menyambungkannya mengikut reka bentuk tertentu, kita boleh mencipta cip. Langkah paling kritikal dalam pembuatan cip ialah pemprosesan wafer, yang berlaku di kilang FAB. Pada wafer silikon yang sangat tulen, cip kosong (mati) yang serupa dihasilkan satu demi satu. Sebelum itu, wafer silikon perlu dibuat, dan selepas itu, dadu dipotong, dibungkus, diuji, dan dipasang dengan pin. Kesukaran proses ini agak rendah.

Pertama sekali, adalah penting untuk memahami bahawa pengeluaran cip dalam aplikasi perindustrian adalah besar-besaran dalam skala untuk memastikan kos rendah. Sebagai contoh, cip telefon pintar popular baru-baru ini mempunyai anggaran kuantiti sebanyak 10 juta unit. Oleh kerana permintaan yang meningkat, kuantiti ini telah meningkat kepada 15-17 juta unit, dan terus meningkat kepada 20 juta unit.

Bagaimanakah berpuluh juta cip boleh dihasilkan dalam tempoh yang agak singkat? Kuncinya terletak pada keupayaan untuk menghasilkan sejumlah besar dadu yang sama pada satu wafer. Mengambil wafer 12 inci (merujuk kepada inci, terdapat juga 8 inci dan 6 inci) sebagai contoh, diameternya adalah lebih kurang 300 milimeter, dengan keluasan 70,659 milimeter persegi. Cip termaju boleh mencapai ketumpatan transistor yang menakjubkan sebanyak 100 juta transistor setiap milimeter persegi. Satu cip mengandungi berbilion transistor dan melaksanakan fungsi kompleks seperti jalur asas 5G dan SOC mudah alih. Dengan mengandaikan keluasan sebuah dadu ialah 140 milimeter persegi, sebuah wafer boleh memuatkan sekitar 500 die.

Konsep "hasil" adalah penting dalam pembuatan cip. Ringkasnya, jika daripada 500 mati ini, 400 didapati berfungsi dan layak selepas diproses di kilang FAB, hasil adalah 80%. Walaupun hasil fabrikasi cip lanjutan kadangkala tidak terlalu tinggi, ia juga tidak terlalu rendah, kerana itu akan menjadikannya tidak praktikal secara komersial. Dengan mengandaikan anggaran konservatif sebanyak 50%, wafer sepatutnya masih mempunyai lebih 200 mati berfungsi.

Kapasiti pengeluaran kilang FAB biasanya diukur dengan berapa ribu wafer yang boleh diproses setiap bulan, antara 10,000 hingga 100,000 wafer. Jika kapasitinya ialah 10,000 wafer sebulan, dengan 200 mati berfungsi setiap wafer, ini bermakna terdapat 2 juta cip dihasilkan dalam sebulan, menghasilkan lebih 20 juta cip dalam setahun.

Akan bersambung...