Ostatnio dużym zainteresowaniem opinii publicznej cieszy się technologia źródła światła SSMB-EUV zaproponowana przez Uniwersytet Tsinghua. Jedno z twierdzeń jest takie, że Chiny mogą budować akceleratory do generowania źródeł światła EUV, a różne częstotliwości źródeł światła można wykorzystywać w różnych procesach chipowych, takich jak 28 nm, 14 nm, 7 nm i 5 nm. Zamiast polegać na maszynach do litografii EUV firmy ASML, pomysł polega na wykorzystaniu „fabryk źródeł światła” do przełamania amerykańskiej blokady dzięki nieoczekiwanemu innowacyjnemu myśleniu. Koncepcja ta jest „łatwa do zrozumienia” i wydaje się, że jest nadzieja dla zaawansowanych, domowych maszyn litograficznych.

Zainteresowanie opinii publicznej złożonym źródłem światła z promieniowaniem synchronizacyjnym, SSMB-EUV, wynika zasadniczo z chęci przełamania amerykańskiej blokady technologicznej i uprzemysłowienia badań Tsinghua, pomagając w ten sposób w produkcji krajowych chipów o wysokiej wydajności.

W tym artykule skupiono się na perspektywie inżynierii przemysłowej, aby przedstawić pewne istotne szczegóły techniczne dotyczące produkcji chipów i litografii. Wyjaśnia także naukowe zasady stojące za SSMB, EUV i promieniowaniem synchronizacyjnym. Po zrozumieniu wystarczających szczegółów technicznych i zasad naukowych możemy właściwie ocenić interesujące koncepcje, takie jak „fabryka źródeł światła”.

Kluczowe punkty tego artykułu:

1. Maszyny litograficzne SSMB-EUV posiadają zaplecze technologiczne. Chiny poczyniły już faktyczne inwestycje w badania i rozwój i rzeczywiście jest to kierunek rozwoju przyszłych maszyn litograficznych.

2. Analizując proces wytwarzania chipów przy użyciu maszyn litograficznych DUV i EUV, wymagania dotyczące wydajności maszyn litograficznych w produkcji przemysłowej przekraczają wyobraźnię zwykłego człowieka.

3. Jakie trudności techniczne muszą pokonać maszyny litograficzne SSMB-EUV? Nie należy zakładać, że znalezienie dobrego kierunku ułatwi przełamanie technologii maszyn litograficznych.

I. Znajomość branży produkcji chipów 

Aby wytworzyć określony typ tranzystora, wprowadzamy czterowartościowy krzem domieszkowany niewielką ilością trójwartościowego boru i pięciowartościowego fosforu w celu utworzenia złącza PN, a następnie dodajemy tlenek metalu jako bramkę kontrolną. Układając gęsto dużą liczbę tranzystorów na płytce i łącząc je według konkretnego projektu, możemy stworzyć chip. Najbardziej krytycznym etapem w produkcji chipów jest obróbka płytek, która odbywa się w fabryce FAB. Na płytce krzemowej o wysokiej czystości wytwarzane są jeden po drugim identyczne gołe chipy (matryce). Wcześniej należy wyprodukować płytkę krzemową, a następnie wycinać, pakować, testować i montować matryce za pomocą kołków. Trudność tych procesów jest stosunkowo niewielka.

Przede wszystkim ważne jest, aby zrozumieć, że produkcja chipów w zastosowaniach przemysłowych odbywa się na masową skalę, aby utrzymać niskie koszty. Na przykład najnowszy popularny chip do smartfonów ma szacunkową liczbę 10 milionów sztuk. Ze względu na zwiększony popyt ilość ta wzrosła do 15-17 mln sztuk, a następnie wzrosła do 20 mln sztuk.

Jak można wyprodukować dziesiątki milionów chipów w stosunkowo krótkim czasie? Kluczem jest możliwość wyprodukowania dużej liczby identycznych matryc na jednej płytce. Biorąc za przykład płytkę 12-calową (w przeliczeniu na cale rozróżnia się także 8-calowe i 6-calowe), jej średnica wynosi około 300 milimetrów, a powierzchnia wynosi 70,659 100 milimetrów kwadratowych. Zaawansowane chipy mogą osiągnąć oszałamiającą gęstość tranzystorów wynoszącą 5 milionów tranzystorów na milimetr kwadratowy. Pojedynczy chip zawiera miliardy tranzystorów i realizuje złożone funkcje, takie jak pasmo podstawowe 140G i mobilny SOC. Zakładając, że powierzchnia matrycy wynosi 500 milimetrów kwadratowych, wafel może pomieścić około XNUMX matryc.

Pojęcie „wydajności” ma kluczowe znaczenie w produkcji chipów. Mówiąc najprościej, jeśli z tych 500 matryc 400 okaże się sprawne i zakwalifikowane po przetworzeniu w fabryce FAB, wydajność wyniesie 80%. Chociaż wydajność zaawansowanej produkcji chipów nie jest czasami zbyt wysoka, nie jest też zbyt niska, ponieważ byłoby to komercyjnie niepraktyczne. Zakładając ostrożne szacunki na poziomie 50%, płytka powinna nadal zawierać ponad 200 funkcjonalnych matryc.

Zdolność produkcyjną fabryki FAB mierzy się zazwyczaj liczbą tysięcy płytek, które może przetworzyć miesięcznie, wahającą się od 10,000 100,000 do 10,000 200 płytek. Jeśli wydajność wynosi 2 20 płytek miesięcznie, przy XNUMX funkcjonalnych matrycach na płytkę, oznacza to, że w ciągu miesiąca wyprodukowane zostaną XNUMX miliony chipów, co daje ponad XNUMX milionów chipów rocznie.

Ciąg dalszy nastąpi...