EUV Litografi nedir?

EUV litografi, yarı iletken endüstrisindeki birçok uzmanın ve analistin ağzında. Bu nedenle, bu makalede, bunun ne olduğunu ve çiplerin geleceği için neden önemli olduğunu anlamanız için bu konuyu ele alacağız.

Küresel üretim giderek birkaç mega tesiste yoğunlaşıyor ve daha küçük entegrasyon boyutları elde etmek için daha fazla yatırım yapılıyor. Bu mega plazalar, üreticilere ucuz ve bol iş gücü, hammadde ve diğer üretim hizmetlerine erişim sağlayarak rekabet avantajı sağlıyor. EUV teknolojisinin benimsenmesinin önündeki ana engellerden biri, bu teknolojiyi tüm dökümhaneler ve onların müşterileri arasında makul bir ölçekte uygulamak çok pahalı olduğu için maliyet olmuştur.

Ancak, gelişmiş çipler için bu durum çok önemlidir. Aksi taktirde, çok yüksek güç tüketimi, daha yüksek aşırı ısınma ve daha düşük hız ile eski bir çipe sahip olmak anlamına gelir. Bu nedenle bu yazıda EUV litografinin ne olduğu, diğer alternatif teknolojilere göre avantajları, nasıl çalıştığı ve günümüzde nerelerde kullanıldığı inceleniyor.

EUV litografi nedir?

EUV (Extreme UltraViolet) litografi terimi, yarı iletken kıtlığı baş gösterdikçe giderek daha fazla ortaya çıkıyor, ancak bu tam olarak ne anlama geliyor ve neden çok önemli? Nispeten yeni bir akıllı telefon veya akıllı saat ya da en yeni nesil video oyun konsollarından birini kullanıyorsanız, bu cihazlar tarafından kullanılan CPU’larda, GPU’larda, RAM belleklerinde, flash belleklerde veya SoC’lerde EUV litografik teknolojisinden yararlanıyorsunuz demektir.

Yarı iletken endüstrisinde EUV, 13,5 nm dalga boyuna sahip yumuşak bir X-ışını teknolojisi olan aşırı ultraviyole litografi anlamına gelir. Bu, yarı iletken üretiminin en önemli adımlarından biri olan fotolitografi kullanılarak elektronik üretiminde çok ince çözünürlükler sağladığı anlamına gelir ve bu nedenle sektörde radikal ilerleme potansiyeli yaratması beklenir. En gelişmiş mikroçipler milyarlarca transistör içerir; Her yeni nesil çip ile üreticiler daha hızlı, daha güçlü ve enerji açısından daha verimli çipler yaratmak için daha fazlasını piyasaya sürüyor.

Şu anda, DUV (Deep UltraViolet) litografi hala yaygın olarak kullanılmaktadır, bu bir adım geridedir, ancak daha ucuzdur ve otomobil, diğer tüketici elektroniği ürünleri, vb. içindir.

Fotolitografi veya fotodirençli bir polimerle kaplanmış bir silikon levhanın bir fotomaske yoluyla seçici olarak ışığa maruz bırakıldığı bir modelleme işlemidir. Polimer yüzeyi üzerindeki açıkta kalan yollar daha sonra çözülebilir ve altta yatan bir alt tabakaya desenli erişim sağlar. Bu modeller daha sonra yarı iletken bir çip oluşturan ultra ince mikroskobik yapıları oluşturmak için kullanılır.

Işık, kendi dalga boyundan daha küçük özellikleri doğrudan tanımlayamadığı için, EUV ışık kaynaklarının kısa dalga boyu, önceki tüm yöntemlerden daha ince ve daha yoğun desenlere izin verir. Özellikle 13,5 nm dalga boyu, ArF (argon florür) excimer lazer lambalı tarayıcıların sağladığının onda birinden daha azdır. Litografi işlemi sırasında aşırı ultraviyole ışık üretmek için bir CO2 lazeri, hızla hareket eden bir kalay damlasına iki ayrı lazer darbesi göndererek tenekeyi buharlaştırır. Kalay buharı, sırayla EUV ışığı yayan plazmaya dönüştürülür ve tüm bunlar saniyede 50.000 kez olur.

EUV, derin ultraviyole litografi (DUV) yöntemlerinden bir ayrılmadır. Tüm maddeler EUV radyasyonunu emdiğinden, EUV litografisi bir vakum gerektirir. Mevcut sistemler, üretici ASML’ye göre ışığı gofretin üzerine yönlendiren dünyanın en düz yüzeyine sahip olan en az iki yoğunlaştırıcı çok katmanlı ayna ve altı projeksiyon çok katmanlı ayna kullanır. Ancak bu aynalar ışık emisyonlarının %96’sını soğurur, bu da ideal bir kaynağın önceki sistemlerde kullanılanlardan çok daha parlak olması gerektiği anlamına gelir.

EUV tarayıcılarının piyasaya sürülmesi, ölçeklendirmeyi daha uygun fiyatlı hale getirdi ve çip üreticilerinin, bir entegre devredeki transistör sayısının kabaca her iki yılda bir ikiye katlandığını belirten Moore Yasasına uymaya devam etmelerini sağladı. Ancak, EUV sistemleri yalnızca bu tür fotolitografi makinelerini Intel, Samsung, TSMC, vb. gibi büyük dökümhanelere teslim eden ASML şirketi tarafından üretilmektedir.

ASML teknolojisine olan talep hızla arttı, ön siparişlere neden oldu ve şirketin hisse senedi fiyatını 2018’in sonundan bu yana %340’tan fazla artırdı. Aslına bakılırsa ASML, Intel de dahil olmak üzere bazı büyük müşterilerinden daha değerli. Bununla birlikte, makinelerin üretimi benzersiz bir zorluk teşkil ediyor, çünkü bunları üretmek için gereken modüller çip kıtlığı nedeniyle engelleniyor. Çipleri yapan makinelerin de onlara ihtiyacı var.

Son olarak, EUV sistemlerinin kullanılabilirliği, Intel, Samsung ve TSMC gibi yonga üreticilerinin planlanan tüm üretim fabrikalarını çalışır duruma getirme becerilerini test edecek gibi görünüyor. Bu arz ve talep döngüsü, ASML müşterilerinin önümüzdeki yıllarda üretim portföylerini nasıl tasarlayacakları ve nihayetinde üretim kapasitesinin talebi ne kadar hızlı karşılayabileceği konusundaki kararlarını etkiler.

EUV litografi üretim için neden önemlidir?

EUV litografi, yeni nesil yarı iletken üretimi için önemli bir teknolojidir. Endüstrinin Moore yasasıyla devam etmesine ve faydalı ömrünü uzatmasına izin verecektir. Ayrıca yarı iletken cihazların özelliklerinin boyutunu küçültmeyi, kapasitelerini ve performanslarını artırmayı mümkün kılar.

Şu anda yarı iletken cihazlar için modeller oluşturmak için kullanılan geleneksel fotolitografi süreci (DUV) temel sınırlarına ulaşıyor. Bu EUV işlemi tarafından yazdırılabilecek minimum özellik boyutunun, bilgi işlem ve iletişim gibi uygulamalar için yeterli olacak olan birkaç nanometre veya daha küçük gerçekten küçük ölçeğe ulaşması bekleniyor.

EUV litografinin avantajları

EUV litografinin de diğer her şey gibi avantajları vardır, bunlar arasında:

• Daha Küçük Özellik Boyutları: EUV litografinin en önemli avantajlarından biri, özelliklerin boyutunu küçültmenize izin vermesidir. Bu, günümüz teknolojisiyle oluşturulanla aynı işlevselliğe sahip bir çipin, çip başına yaklaşık 20 kat daha fazla devreye sahip olacağı anlamına gelir. Bu, bilgi işlem cihazlarının performansını ve kapasitesini artıracak, iletişim ağlarının daha fazla veriyi işlemesine yardımcı olacak ve büyük ölçekte güç tüketimini azaltmayı mümkün kılacaktır.
• Daha düşük maliyet ve daha yüksek üretkenlik: EUV’nin bir başka avantajı da maliyetleri düşürmeye ve üretkenliği (verimi) artırmaya yardımcı olabilmesidir. Mevcut litografi makineleriyle karşılaştırıldığında, bir EUV makinesi, gofret başına artan yonga sayısı nedeniyle (daha az yer kaplayarak) uzun vadede daha uygun maliyetlidir.

Bir çip üzerindeki transistörler ve ara bağlantılar gibi entegre cihazların boyutunu küçültme yeteneği, çipin daha düşük güç tüketimine sahip olduğu, anahtarlama kapasitesinin arttığı (böylece saat frekansının artırılabileceği) ve birim alan başına daha yüksek transistör yoğunluğuna sahip olabileceği anlamına gelir. Bu da daha karmaşık ve güçlü devreler oluşturmayı mümkün kılar.

EUV litografinin dezavantajları

Elbette bu teknolojinin dezavantajları da var:

EUV litografinin pek çok avantaj sağlaması beklense de önemli bir sınırlaması vardır: ASML makinelerinin fiyatı. Tüm üretim hatlarında büyük ölçekte kullanılması çok pahalıdır. Son yirmi yılda, bu teknolojinin maliyetini düşürmek için birçok çaba sarf edildi, ancak bazı kritik sorunlar nedeniyle engellendi.

EUV bugün nerede kullanılıyor?

Günümüzde EUV litografi, SoC’ler, CPU’lar, GPU’lar, RAM ve flash bellek, yonga setleri ve daha fazlası gibi belirli gelişmiş mikroçiplerin üretiminde kullanılmaktadır. Şu anda yalnızca en gelişmiş IDM’ler ve dökümhaneler bu tür bir makine kullanıyor. Tüketici elektroniği, araçlar vb. için diğerleri gibi daha az gelişmiş yongalar tasarlayan ve üreten şirketler DUV kullanmaya devam ediyor.