Экстремальный ультрафиолет

Полупроводниковая промышленность берет курс на экстремальный ультрафиолет

ЭкспертHi-Tech

Экстремальный ультрафиолет

Полупроводниковая промышленность берет курс на экстремальный ультрафиолет — технологию для микроэлектроники нового поколения. Разбираемся, быть или не быть чипам техпроцесса 7 нм и кто в игре на этом зарождающемся рынке

Наталья Быкова

В мире сегодня рекордный спрос на оборудование для EUV-литографии

Поворот к литографии экстремального ультрафиолета (EUV), с которым связывают очередную перезагрузку рынка полупроводников, начинался предсказуемо. Отрасль, как известно, развивается по закону Мура. В 1965 году Гордон Мур предположил, что число транзисторов на интегральной схеме должно увеличиваться каждые два года, а их размеры — уменьшаться, из-за чего мощность вычислительных устройств будет расти по экспоненте. Основные участники рынка давно ввязались в гонку за рост числа элементов на чипе и уменьшение размеров этих элементов. Пока позволяет физика, они дают закону Мура новые шансы. Цель — совершенствование микропроцессоров и памяти по ключевым параметрам: скорости работы и теплоотдаче. А это и есть главные козыри современной микроэлектроники.

За полувековой период действия закона Мура сменилось более двадцати этапов, на каждом из которых размеры транзисторов уменьшались примерно в 1,4 раза. Сегодняшняя планка миниатюризации, которую покоряют лидеры рынка, — семь миллиардных метра (7 нм) и ниже, в прошлом остаются рубежи 28, 32, 45, 65 нм, а если вернуться совсем к истокам, то в 1971 году нормой считался размер десять микрометров!

Базовая технология уменьшения структур — оптическая литография (DUV, Deep Ultra Violet), использующая длину волны 193 нм, начала буксовать после достижения размера транзистора 45 нм. Препятствие — законы оптики. Ограничение в том, что пучок света невозможно сфокусировать в бесконечно малую точку. Размер этой точки пропорционален длине волны излучения, и это определяет минимальный размер элементов структур, которые производятся при помощи фотолитографии. Чтобы и дальше уменьшать элементы заданного рисунка на пластине, требуется переходить к более короткой длине волны. Производители начали прибегать к всевозможным ухищрениям — в частности, увеличивать количество шагов литографии. Это временно решило задачу дальнейшего уменьшения размеров транзисторов, но технология производства стала слишком сложной и дорогой.

В конце концов появилась идея о замене DUV. В качестве альтернативы рассматривались электронная и ионная литография, трафаретная печать и литография экстремального ультрафиолета (EUV). Ставка была сделана именно на EUV. Этому способствовал сговор крупных компаний из США, Европы, Японии, Южной Кореи и Тайваня, представители которых работают над International Roadmap for Semiconductor Technology (Международный план развития полупроводниковой промышленности). В конце 1990-х годов они убедили всех, что именно литография экстремального ультрафиолета имеет преимущество по соотношению цена–качество и что именно в нее нужно вкладываться.

EUV опирается на длину волны 13,5 нм, за счет чего количество шагов литографии сокращается в разы, соответственно снижается стоимость и повышается производительность процесса. Она дает возможность создавать чипы со структурами 7 нм и открывает перспективы для последующего уменьшения этих элементов до 5 нм, 3 нм, а возможно, и 1 нм. Этому технологическому забегу отводят следующие несколько десятилетий полупроводниковой промышленности. В прогнозе компании TrendForce на 2020 год отмечается, что производству процессоров 7 нм не мешают даже торговые споры США и Китая, а до конца текущего года лидеры представят планы производства уже изделий 5 нм и запуска исследований техпроцессов 3 нм.

Новый рынок

Переключиться на экстремальный ультрафиолет оказалось непросто. Для этого требуется специальное литографическое оборудование, способное работать в коротковолновом диапазоне. Над его созданием работали в разных странах последние двадцать лет. С задачей справилась только одна компания — голландская ASML, в прошлом подразделение Philips.

В 1990–2000 годах на рынке литографического оборудования она конкурировала с японскими «тиграми» Canon и Nikon, которые на заре EUV-революции также заявляли о готовности создавать сканеры для самых передовых техпроцессов, но в итоге не довели cвои замыслы до промышленной реализации. По одной из версий, они не стали форсировать события по экономическим причинам, решив, что если путь сложный, непредсказуемый, да еще и затратный, то первопроходцем быть невыгодно. На эту тему есть и японская мудрость: «В игре всегда проигрывает тот, кто ошибется первым».

По другой версии, монополия ASML на рынке оборудования для экстремального ультрафиолета стала результатом договоренностей больших игроков полупроводникового рынка, которые намеренно придержали на старте японцев, обеспечив мощную поддержку европейской компании.

Так или иначе, в 2012 году американская корпорация Intel, южнокорейская Samsung Electronics и тайваньская TSMC направили 1,38 млрд евро инвестиций именно в ASML, на создание работающего прототипа системы для EUV. Первые образцы тестировал международный микро- и наноэлектронный научно-исследовательский центр IMEC, после чего они были доработаны и проданы TSMC, которая несколько лет испытывала их на реальных производствах.

Так начал формироваться рынок литографии экстремального ультрафиолета. Он сегментировался на компоненты для EUV (фоторезисты, маски, материалы, оптика) и созданные по новой технологии микропроцессоры и память. В настоящее время первый сегмент представляют восемь крупных производителей, в их числе Canon и Nikon, которые не отказались от планов создания EUVсканеров и, по некоторым данным, уже имеют лабораторные образцы, а также еще один японский «монстр» Toshiba, партнер ASML немецкая компания Carl Zeiss и др. Во втором сегменте всего три компании: Intel, Samsung, TSMC. Суммарная капитализация группы компаний, работающих в обоих сегментах, уже составляет почти триллион долларов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Пожиратели бюджетов Пожиратели бюджетов

Почему иногда строить дороги не нужно

Forbes
Катя Гуссе: «Меня называют самым рациональным стилистом русского Instagram» Катя Гуссе: «Меня называют самым рациональным стилистом русского Instagram»

Катя Гуссе рассказала про свою работу и как она раскрутила свой Instagram

Cosmopolitan
Экономический рудимент Китая Экономический рудимент Китая

Гонконг как мировой финансовый центр не нужен ни Западу, ни Китаю

Эксперт
Какие цвета в одежде полнят, а какие делают стройнее: рассказывает стилист Какие цвета в одежде полнят, а какие делают стройнее: рассказывает стилист

Какие оттенки помогут тебе выглядеть стройнее?

Cosmopolitan
Судоходная Арктика Судоходная Арктика

Беспрецедентное по масштабам строительство судов ледового класса в России

Популярная механика
Косметический ремонт: тестируем обновленный ASX Косметический ремонт: тестируем обновленный ASX

Что не так с Mitsubishi?

Популярная механика
Геворк Вермишян: «5G — Это вызов, и мы его приняли» Геворк Вермишян: «5G — Это вызов, и мы его приняли»

Когда в России будет запущено пятое поколение мобильной связи?

РБК
«Я послужила триггером»: Альбина Джанабаева из-за оскорблений «прикрыла лавочку» «Я послужила триггером»: Альбина Джанабаева из-за оскорблений «прикрыла лавочку»

40-летняя Альбина Джанабаева пожаловалась на атаку недоброжелателей

Cosmopolitan
Пути и маршруты Пути и маршруты

Знаете ли вы, что подтолкнуло Леонарда Эйлера к созданию основ теории графов

Наука и жизнь
Бывший учёный NASA заверяет: жизнь на Марсе обнаружили ещё 40 лет назад Бывший учёный NASA заверяет: жизнь на Марсе обнаружили ещё 40 лет назад

Десятки лет и миллиарды долларов были потрачены на обнаружение жизни на Марсе

National Geographic
Испанская инквизиция: религиозный террор Испанская инквизиция: религиозный террор

С чего начилась и как закончилась эпоха испанской инквизиции

Дилетант
Кейт Миддлтон в изумрудном наряде встретилась с близким другом принцессы Дианы Кейт Миддлтон в изумрудном наряде встретилась с близким другом принцессы Дианы

Герцоги Кембриджские провели насыщенный день во время пакистанского тура

Cosmopolitan
Наталья Бочкарева тогда и сейчас: что изменилось во внешности «Даши Букиной» Наталья Бочкарева тогда и сейчас: что изменилось во внешности «Даши Букиной»

За Натальей Бочкаревой закрепилась самая яркая ее роль

Cosmopolitan
Как поддержать желание учиться: два способа, доступных каждому родителю Как поддержать желание учиться: два способа, доступных каждому родителю

«Сложная программа» — одновременно и мечта, и кошмар многих родителей

Psychologies
Секунда — огромный мучительный год Секунда — огромный мучительный год

Где корни психофобии и все ли в порядке с вами самими

Glamour
Что будет если принять виагру здоровому мужчине, девушке или ребенку? У нас есть ответы Что будет если принять виагру здоровому мужчине, девушке или ребенку? У нас есть ответы

Что будет, если съесть виагру мужчине? А женщине? А ребенку? Давай узнаем

Playboy
Огурцы по 350 и смузи для хипстеров: во что превратились московские продуктовые рынки Огурцы по 350 и смузи для хипстеров: во что превратились московские продуктовые рынки

Почему московские рынки стали так популярны и почему они похожи на рестораны

Forbes
«Убер» на своих двоих: как рекламщик из Москвы придумал глобальный бизнес на $30 млн «Убер» на своих двоих: как рекламщик из Москвы придумал глобальный бизнес на $30 млн

Как «Достависта» вырос из скромного столичного стартапа в глобальный сервис

Forbes
Принять как данные Принять как данные

Почему извлечь пользу из big data получается не у всех?

РБК
Хна для волос: как правильно выбрать Хна для волос: как правильно выбрать

Рассказываем, как правильно выбрать хну для волос

Cosmopolitan
Почему вам необходимо одеться в духе «Франкенштейна» Мэри Шелли Почему вам необходимо одеться в духе «Франкенштейна» Мэри Шелли

Как готическая история Франкенштейна вдохновляет дизайнеров

Vogue
Как по нотам Как по нотам

К осеннему сезону бренды представили новые версии парфюмерных хитов

Grazia
Дым без огня: вся правда о парении Дым без огня: вся правда о парении

Являются ли кальяны и вейпы безопасной альтернативой сигаретам?

Лиза
Дорогая улыбка Дорогая улыбка

Тамаз Мчедлидзе создал крупнейшую в России стоматологическую сеть

Forbes
Радикальные девственники: кто такие инцелы и почему они ненавидят женщин Радикальные девственники: кто такие инцелы и почему они ненавидят женщин

Инцелы считают убийцу Роджера святым мучеником и мечтают повторить его «подвиг»

Cosmopolitan
Правило 46: Больше грязи – больше связи Правило 46: Больше грязи – больше связи

Наш гуру Алексей Ситников настаивает, что «чистый» и «экологичный» — разные вещи

Tatler
Время назад! Время назад!

Почему с возрастом ход времени будто ускоряется

Здоровье
Анна Нетребко: «Я такая, какая есть» Анна Нетребко: «Я такая, какая есть»

Мировая оперная звезда Анна Нетребко рассказала о сложностях своей профессии

Здоровье
Дар речи Дар речи

Слово материально. Им можно убить или исцелить, осчастливить или опозорить

Вокруг света
Горы зовут Горы зовут

Лез-Арк – курорт во французских Альпах

Домашний Очаг
Открыть в приложении