2022 میں، سیمی کنڈکٹر مارکیٹ تقریباً 0.6 ٹریلین USD تھی، اور تجارتی تجزیہ کاروں نے پیش گوئی کی ہے کہ یہ 1.0 تک دوگنا ہو کر 1.3-2030 ٹریلین امریکی ڈالر ہو جائے گی۔ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ انڈسٹری میں نمایاں ترقی لتھوگرافی کے عمل میں دیکھی جا سکتی ہے۔ لتھوگرافی ایک نمونہ سازی کا عمل ہے جو ایک فلیٹ ڈیزائن کو ویفر سبسٹریٹ کی سطح پر منتقل کرتا ہے، جس سے پیچیدہ ڈھانچے جیسے کہ ٹرانجسٹر اور آپس میں جڑے ہوئے ہوتے ہیں۔ یہ ایک پیچیدہ کثیر مرحلہ عمل کے ذریعے مخصوص طول موج کی روشنی میں فوٹو سینسیٹیو پولیمر یا فوٹو ریزٹس کو منتخب طور پر بے نقاب کرکے پورا کیا جاتا ہے۔ لیتھوگرافی ٹکنالوجی میں حالیہ پیشرفت نے جدید ترین سیمک کنڈکٹرز کی تیاری میں ایک مسابقتی فائدہ پیدا کیا ہے، جس سے مصنوعی ذہانت (AI)، 5G ٹیلی کمیونیکیشن، اور سپر کمپیوٹنگ جیسی جدید ٹیکنالوجیز کو قابل بنایا گیا ہے۔ لہذا، اعلی درجے کی سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی قومی سلامتی اور اقتصادی خوشحالی پر اثر انداز ہوتی ہے.

فی الحال، سب سے جدید سیمی کنڈکٹر لتھوگرافی کا عمل EUV (ایکسٹریم الٹرا وائلٹ) روشنی کا ذریعہ استعمال کرتا ہے، خاص طور پر 13.5nm کی طول موج پر۔ EUV روشنی سیمی کنڈکٹرز کے اندر چھوٹے یونٹ کی خصوصیات کی تعمیر کی اجازت دیتی ہے۔ یہ اطلاع دی گئی ہے کہ EUVL سسٹمز کی لاگت اس وقت لگ بھگ 150 ملین USD ہے، اور اسے پہلی بار 2019 میں ASML نے لگایا تھا، جو 100% مارکیٹ شیئر کو برقرار رکھتا ہے۔ اب تک، ASML نے EUVL سسٹمز کے تین مختلف ماڈل بھیجے ہیں، یعنی Twinscan NXE: 3400B/C اور NXE: 3600D۔ NXE سسٹمز کی کل ترسیل 31 کی پہلی سہ ماہی میں 2019 یونٹس سے بڑھ کر 181 کی آخری سہ ماہی میں 2022 یونٹس تک پہنچ گئی ہے۔

اس رپورٹ کی تنظیم حسب ذیل ہے۔ تعارف کے بقیہ حصے میں EUVL کا تکنیکی پس منظر، EUVL کی بین الاقوامی اور ملکی حیثیت، اور NIST اور CHIPS کے R&D پیمائش کے پروگراموں کا جائزہ شامل ہے۔ سیکشن 2 ورکنگ گروپ میٹنگز میں EUVL ٹیکنالوجی کی تکنیکی حیثیت اور ضروریات پر بحث پر مشتمل ہے۔ سیکشن 3 سروے کے نتائج اور رپورٹ کے اختتام پر ورکنگ گروپ کے اجلاسوں میں زیر بحث آنے والے طریقہ کار کے لیے سفارشات کا خاکہ پیش کرتا ہے۔

1.1 EUV لتھوگرافی کا تکنیکی پس منظر

EUVL اگلی نسل کے سیمی کنڈکٹر چپس کی تیاری میں ایک اہم قدم ہے۔ EUV روشنی ایک اعلی درجہ حرارت پلازما کے ذریعہ تیار کی جاتی ہے جو اعلی طہارت والے ٹن سے تیار ہوتی ہے۔ ٹھوس ٹن کو قطرہ قطرہ جنریٹر کے آلے میں پگھلا دیا جاتا ہے جو ایک ویکیوم چیمبر کے اندر مسلسل 3 ملین 27μm قطرے فی منٹ پیدا کرتا ہے۔ ایک 25kW اوسط پاور کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر ہر ٹن کی بوند کو لگاتار دو دالوں کے ساتھ شعاع کرتا ہے تاکہ قطرہ بن جائے اور اسے آئنائز کیا جا سکے۔ ابتدائی طور پر، کلو واٹ EUV روشنی پیدا ہوتی ہے، لیکن روشنی کے راستے میں جذب اور بکھرنے والے نقصانات کی وجہ سے صرف ایک چھوٹا سا حصہ لیتھوگرافک نمائش بن جاتا ہے۔ 13.5nm لائٹ کی آؤٹ پٹ پاور اور بیم کے معیار کا اندازہ بالواسطہ سینٹیلیٹر-کیمرہ پیمائش کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ ملٹی لیئر کنڈینسر سسٹم روشنی کو فوٹو سینسیٹو ایریا کی طرف رہنمائی کرتا ہے۔ کنڈینسر سسٹم کو ہائیڈروجن گیس کے مسلسل بہاؤ سے ٹن کے ملبے سے محفوظ کیا جاتا ہے۔ ہر ایک نمائش کے بعد، چپ کے ریزولوشن کی خودکار چپ سطح کی پوزیشننگ کی تصدیق ≤0.25nm کے 20,000 دوروں کے معائنے اور فی سیکنڈ ایڈجسٹمنٹ کے ذریعے کی جاتی ہے۔ مجموعی طور پر، اس عمل کے لیے بہت سے مختلف انجینئرنگ سسٹمز کے درمیان قطعی ہم آہنگی کی ضرورت ہے۔ شکل 1 ASML کے EUVL اجزاء کی تصویر دکھاتی ہے۔

1.2 EUV لتھوگرافی ٹیکنالوجی کی موجودہ اور مستقبل کی حالت

اعلی درجے کی سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں ترقی ریاستہائے متحدہ، یورپ اور ایشیا میں نئی ​​EUV مینوفیکچرنگ سہولیات سے آتی ہے۔ جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، فی الحال EUVL سکینر کے اجزاء تیار کرنے والی واحد کمپنی ASML ہے، جس کا صدر دفتر نیدرلینڈ میں ہے۔ ASML انٹیل، تائیوان سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کمپنی (TSMC) اور سام سنگ جیسی کمپنیوں کو اپنی سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ سہولیات میں EUV سکینر کے اجزاء فروخت کرتا ہے۔ EUVL سسٹم صرف نیدرلینڈز میں نہیں بنایا گیا ہے بلکہ یہ عالمی سطح پر تیار کیے گئے بہت سے ماڈیولز پر مشتمل ہے، پھر صارفین کو ڈیلیوری سے قبل فائنل اسمبلی اور ٹیسٹنگ کے لیے ہالینڈ میں ASML کے ہیڈ کوارٹر منتقل کیا جاتا ہے۔

امریکی نقطہ نظر سے، ASML کے EUV ماخذ کی تحقیق، ترقی اور مینوفیکچرنگ سان ڈیاگو، کیلیفورنیا میں واقع ہے۔ EUVL سکینر اسمبلی کا لائٹ سورس جزو تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے۔ واضح رہے کہ روشنی کے منبع جزو میں EUVL سکینر اسمبلی کے اندر موجود سورس کنٹینر کے ساتھ ساتھ مینوفیکچرنگ فلور کے نیچے بہت سے اجزاء شامل ہیں، بشمول لیزر میٹرولوجی، بیم۔ ٹرانسپورٹ سسٹم، اور ڈرائیو لیزرز اور ان کے معاون آلات۔ سان ڈیاگو پر مبنی سورس آپریشن EUV سورس ٹیکنالوجی کو آگے بڑھانے کے لیے 2012 میں ASML کے Cymer کے حصول کا نتیجہ ہے۔ مزید برآں، سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں EUVL کے فوائد کو دیکھتے ہوئے، برآمدی کنٹرول نے حال ہی میں اس ٹیکنالوجی کو محفوظ کیا ہے۔ خاص طور پر، اکتوبر 2022 میں، بیورو آف انڈسٹری اینڈ سیکیورٹی (BIS) نے ایک قاعدہ، 87FR62186 جاری کیا، جس میں ایکسٹریم الٹرا وائلٹ لیتھوگرافی (b.2) سمیت ٹیکنالوجی کا ایکسپورٹ کنٹرول شامل ہے۔

ASML نے کہا کہ EUV لتھوگرافی ٹیکنالوجی کی مستقبل کی ترقی میں عددی یپرچر (NA) کو 0.33 سے 0.55 ("ہائی این اے") تک بڑھانا شامل ہے۔ اعلی NA کو موجودہ 0.33 NA کے لیے درکار ملٹی موڈ مراحل کی تعداد کو کم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے اور اس کے نتیجے میں باریک جیومیٹریز کی ریزولوشن ہوتی ہے۔ یہ عوامی طور پر جاری کردہ 2022 IEEE انٹرنیشنل روڈ میپ فار ڈیوائسز اینڈ سسٹمز (IRDS) سے مطابقت رکھتا ہے، جس کے لیے 0.5 تک ٹرانزسٹر اسکیلنگ کو 2037nm تک جاری رکھنے کی ضرورت ہے۔ نئے NA پلیٹ فارم کا ہدف ویفر اور پارٹیکل سٹیٹ کی رفتار کو بہتر بنانا ہے، جس سے جیومیٹرک چپ کی خصوصیات کا پیمانہ۔ 2023 میں اعلی NA سسٹمز کے صارفین کو بھیجے جانے اور 2025 تک مکمل پیداوار حاصل کرنے کی توقع ہے۔ 2023 کے اوائل میں، ASML نے اعلان کیا کہ اس نے دو نئے EUV پاور ریکارڈز حاصل کیے ہیں، جو 600W EUV اخراج فی گھنٹہ پر چل رہے ہیں، اعلی NA EXE: 5200 کو پورا کرتے ہوئے خوراک استحکام کی تفصیلات اور 700W اوپن لوپ آپریشن۔ 600W کا مظاہرہ 250W سے اضافے کی نمائندگی کرتا ہے جو پانچ سال قبل اعلیٰ حجم کی EUV مینوفیکچرنگ کو حاصل کرنے سے پہلے فراہم کیا گیا تھا۔

جاری ہے...