Американский стартап Substrate работает над новой системой рентгеновской литографии (XRL), использующей источник света на основе ускорителя частиц. Компания утверждает, что ее технология превосходит современную EUV-литографию, которую применяют такие гиганты, как ASML, и позволит изготавливать чипы с разрешением, эквивалентным 2-нм техпроцессу — а со временем и еще более тонкими структурами. При этом производство обойдется в десять раз дешевле, чем нынешние методы, и может быть готово к практическому использованию к 2030 году.
Как работает технология Substrate
В основе системы лежит специально разработанный ускоритель частиц, который разгоняет электроны почти до скорости света. Двигаясь сквозь магнитные поля, электроны излучают мощные рентгеновские импульсы — «в миллиарды раз ярче Солнца». Эти лучи фокусируются с помощью набора зеркал с идеально отполированной поверхностью и проецируют изображение на кремниевую подложку, покрытую фоточувствительным материалом.
Теоретически такая система может работать даже без фотомасок — в режиме литографии прямой записи. Это подходит для научных целей, хотя пока слишком медленно для массового производства.
Использование рентгеновского излучения с длиной волны 1-10 нм (так называемые «мягкие рентгеновские лучи») открывает возможность печати чрезвычайно мелких структур. Но в то же время это требует вакуума, сверхточных зеркал и новых типов фоточувствительных материалов, устойчивых к мощному излучению.
Substrate продемонстрировала изображение массива логических контактов с критическими размерами 12 нм и расстоянием между ними всего 13 нм. Для сравнения: современные EUV-сканеры с оптикой 0,33 NA печатают структуры 13-16 нм — и это предел нынешних возможностей. Стартап также показал образцы с высокой точностью линий и минимальной шероховатостью краев — менее 1 нм. Если эти результаты подлинные, то XRL-технология Substrate способна превзойти даже самые новые сканеры ASML NXE:3800E по качеству печати, оставляя им преимущество лишь в точности наложения слоев (1,6 нм против 0,9 нм у ASML).
Другими словами, эта разработка может заменить дорогостоящие многоэтапные EUV-процессы, которые сейчас применяют для 3-нм и 2-нм техпроцессов в TSMC и Samsung.
Однако на пути к реализации этой технологии есть несколько препятствий. Главная проблема — отсутствие совместимости с существующим оборудованием. Substrate придется создать полностью новую цепь поставок: от фоторезистов до зеркал и масок, которых пока не существует в массовом производстве. Кроме того, компании надо обеспечить стабильность луча, точность оптики, высокую производительность и отсутствие повреждений кремниевых пластин.
Substrate не планирует продавать свои XRL-системы сторонним компаниям. Вместо этого она хочет построить собственные фабрики в США, установить оборудование и предлагать услуги контрактного производства чипов. Но сооружение даже одной фабрики такого уровня требует десятков миллиардов долларов инвестиций и слаженной работы сотен поставщиков. Это делает проект чрезвычайно сложным и дорогим, даже если базовая технология действительно работает.
СпецпроектыТопові роботи-пилососи та мийники вікон від ECOVACS: робимо оптимальний вибірНовий HP ZBook Ultra G1a: потужний процесор AMD Ryzen AI Max+PRO 395, ШІ та уніфікована пам'ять до 128 ГБ
Итак, Substrate хочет перевернуть рынок полупроводников, предложив замену голландской ASML и вернув технологическое преимущество США. Если компании удастся реализовать рентгеновскую литографию в промышленном масштабе, это станет самым масштабным изменением в индустрии производства чипов с момента появления EUV. Но до этого — годы исследований, миллиардные инвестиции и борьба за доверие рынка.
Источник: tomshardware
