Son zamanlarda Tsinghua Üniversitesi tarafından önerilen SSMB-EUV ışık kaynağı teknolojisi halkın büyük ilgisini çekti. İddialardan biri, Çin'in EUV ışık kaynakları üretmek için hızlandırıcılar üretebileceği ve 28 nm, 14 nm, 7 nm ve 5 nm gibi çeşitli çip süreçleri için farklı ışık kaynağı frekanslarının kullanılabileceği yönünde. ASML'nin EUV litografi makinelerine güvenmek yerine, beklenmedik yenilikçi düşünceyle ABD ablukasını kırmak için "ışık kaynağı fabrikalarını" kullanmak amaçlanıyor. Bu kavramın "anlaşılması kolay" ve gelişmiş yerli litografi makineleri için umut varmış gibi görünüyor.

Halkın karmaşık senkronizasyonlu radyasyon ışık kaynağı SSMB-EUV'ye olan ilgisi, temel olarak ABD'nin teknolojik ablukasını kırma ve Tsinghua'nın araştırmalarını sanayileştirme ve böylece yüksek performanslı yerli çiplerin üretilmesine yardımcı olma arzusundan kaynaklanıyor.

Bu makale, çip üretimi ve litografi ile ilgili bazı teknik ayrıntıları tanıtmak için endüstri mühendisliği perspektifine odaklanmaktadır. Ayrıca SSMB, EUV ve senkronizasyon radyasyonunun ardındaki bilimsel ilkeleri de açıklamaktadır. Yeterli mühendislik teknik ayrıntılarını ve bilimsel ilkeleri anladıktan sonra "ışık kaynağı fabrikası" gibi ilginç kavramları doğru bir şekilde değerlendirebiliriz.

Bu makalenin önemli noktaları:

1. SSMB-EUV litografi makineleri teknolojik altyapıya sahiptir. Çin halihazırda fiili Ar-Ge yatırımları yaptı ve bu aslında gelecekteki litografi makineleri için bir geliştirme yönüdür.

2. DUV ve EUV litografi makinelerini kullanarak çip üretim sürecini analiz ettiğimizde, endüstriyel üretimde litografi makinesi performansına yönelik gereksinimler sıradan insanların hayal gücünün ötesindedir.

3. SSMB-EUV litografi makinelerinin aşması gereken teknik zorluklar nelerdir? İyi bir yön bulmanın, litografi makinesi teknolojisini aşmayı kolaylaştıracağını varsaymamalıyız.

I. Talaş imalat endüstrisi hakkında bilgi 

Belirli bir transistör tipi yapmak için, bir PN bağlantısı oluşturmak üzere az miktarda üç değerlikli bor ve beş değerlikli fosfor katkılı dört değerlikli silikon katıyoruz ve ardından kontrol kapısı olarak bir metal oksit ekliyoruz. Çok sayıda transistörü yoğun bir şekilde bir levha üzerine yerleştirerek ve bunları belirli bir tasarıma göre bağlayarak bir çip oluşturabiliriz. Çip üretimindeki en kritik adım, bir FAB fabrikasında gerçekleştirilen gofret işlemedir. Yüksek derecede saf bir silikon levha üzerinde, aynı çıplak talaşlar (kalıplar) birer birer üretilir. Bunun öncesinde silikon levhanın üretilmesi gerekiyor ve sonrasında kalıplar kesiliyor, paketleniyor, test ediliyor ve pimlerle bir araya getiriliyor. Bu süreçlerin zorluğu nispeten düşüktür.

Her şeyden önce, maliyetleri düşük tutmak için endüstriyel uygulamalardaki çip üretiminin büyük ölçekte olduğunu anlamak önemlidir. Örneğin son zamanların popüler akıllı telefon çipinin tahmini miktarı 10 milyon adettir. Artan talep nedeniyle bu miktar 15-17 milyon adede, daha sonra 20 milyon adede çıktı.

Nispeten kısa bir sürede on milyonlarca çip nasıl üretilebilir? İşin sırrı, tek bir levha üzerinde çok sayıda birbirinin aynı kalıpları üretebilme yeteneğinde yatmaktadır. Örnek olarak 12 inçlik bir gofret (inç olarak 8 inç ve 6 inç olanlar da vardır) alırsak, çapı yaklaşık 300 milimetre ve alanı 70,659 milimetre karedir. Gelişmiş çipler, milimetrekare başına 100 milyon transistörlük çarpıcı bir transistör yoğunluğuna ulaşabilir. Tek bir çip milyarlarca transistör içerir ve 5G temel bant ve mobil SOC gibi karmaşık işlevleri yerine getirir. Bir kalıbın alanının 140 milimetrekare olduğunu varsayarsak, bir levha yaklaşık 500 kalıbı barındırabilir.

Talaş üretiminde "verim" kavramı çok önemlidir. Basitçe söylemek gerekirse, bu 500 kalıptan 400'ünün FAB fabrikasında işlendikten sonra işlevsel ve nitelikli olduğu anlaşılırsa verim %80 olur. Gelişmiş çip üretiminin verimi bazen çok yüksek olmasa da, ticari olarak kullanışsız hale getireceği için çok da düşük değildir. %50'lik ihtiyatlı bir tahmin varsayarsak, bir levhanın hâlâ 200'ün üzerinde işlevsel kalıba sahip olması gerekir.

Bir FAB fabrikasının üretim kapasitesi genellikle 10,000 ila 100,000 gofret arasında değişen, ayda kaç bin gofret işleyebileceğiyle ölçülür. Kapasite ayda 10,000 levha ve levha başına 200 işlevsel kalıp ise, bu ayda 2 milyon yonga üretileceği ve bunun sonucunda yılda 20 milyondan fazla yonga üretileceği anlamına gelir.

Devam edecek...