Regėdami išmaniųjų telefonų, dėvimos elektronikos ir kitų prietaisų nuolatinę pažangą, laikome tai savaime suprantamu dalyku. Bet kompiuterinės technikos pažanga remiasi procesais, kurių puslaidininkių pramonė laikyti savaime suprantamais negali. Empirinis Moore’o dėsnis, skelbiantis skaičiavimo galios dvigubėjimą kas porą metų, tolsta nuo tikrovės jau dabar.
Ilgai lauktas lustų pramonės įrankis, galėsiantis padėti išlaikyti progresą, galiausiai veikia

Dabar pagrindinis įrankis, kuriuo technologijų pramonė tikisi dar kiek atitolinti lėtėjimą – į kurį vis pasaulio privačios kompanijos, akademinė visuomenė ir vyriausybės investavo milijardus dolerių – pagaliau išbandoma Samsung, Intel ir kitų kompanijų fabrikuose. Ši technologija – ekstremaliai ultravioletinė (EUV) litografjia, ir pramonės lyderiai tvirtina, kad ji gali būti panaudota lustų gamyboje pramoniniu mastu jau 2018 metais (žr. “The Moore’s Law Moon Shot”).

Litografijos principas panašus į naudotą senose fotografijos juostelėse: šviesa projektuojama per kaukę su modelio struktūra į paviršių, padengtą šviesiai jautria medžiaga, fotorezistu. Kuo trumpesnės šviesos bangos, tuo didesnės raiškos (daugiau struktūrų ploto vienete) struktūras įmanoma pagaminti. Pramonė dabartinę, 193 nanometrų ilgio šviesos bangas naudojančią technologiją, išsunkė iki paskutinio lašo. Siekdama išlaikyti progresą naujausiuose lustuose, Intel kompanija drauge su kitomis, kiekvienam lusto sluoksniui turėjo naudoti daug stadijų. Kiekviena tokia stadija – ir būtinos kaukės – didina laiko, darbo ir sudėtingumo kaštus. Trumpesnių EUV šviesos bangų naudojimas suteiktų šiokį tokį palengvėjimą.

„Nesitikėjau, kad gravitacinės bangos bus aptiktos greičiau, nei gamyboje bus pradėtas naudoti EUV,” šį pavasarį San Jose, Kalifornijoje, vykusioje litografijos konferencijoje sakė Kennethas Goldbergas, Lawrence Berkeley nacionalinės laboratorijos Rentgeno optikos centro direktoriaus pavaduotojas. Išties, EUV litografijos kūrimas buvo brangus tarptautinis, tarpdisciplininis fizikos projektas.

2011 metais prie projekto prisijungė Intel, investavusi $4 mlrd į ASML, Olandijos kompaniją, lustų gamybos įrangos kompaniją. Ši investicija, panašu, ima atsipirkti. ASML neseniai paskelbė įveikusi didžiausią technologinę kliūtį: nebuvo praktiška persijungti pereiti prie trumpesnių bangų EUV šviesos, nes šviesos šaltiniai buvo gerokai per blankūs. Blankiu šviesos šaltiniu fotorezistą reikia veikti ilgiau – panašiai, kaip kad darant nuotraukas naktį, reikia ilgesnės ekspozicijos. O laikas – pinigai. Ligi praėjusio rudens kompanijos nebuvo paskelbusios jokių EUV gamybos skaičių.

ASML, siekiančiai sukurti ryškesnį šviesos šaltinį, teko patobulinti plazmos ir lazerių fiziką, bei giliau suprasti naudojamas medžiagas. Lazeriu mažytis alavo gabalėlis įkaitinamas ir paverčiamas plazma. Atvėsdamas alavas spinduliuoja EUV šviesą.

Panaudojus dvigubą lazerio žybsnį, šviesos konvertavimas padidėjo 5 kartus

Taip šviesos šaltinio galia apčiuopiamai padidėja – nuo 40 W pernai iki 200 vatų šiais metais. Naudojant ryškesnę šviesą, gamybos sparta padvigubėjo – nuo 400 plokščių per dieną iki 800. Tai, žinoma, dar lėčiau, nei dabar naudojama technologija, kurią naudojant, per dieną galima sužymėti 3000 ruošinių per dieną. Bet status quo technologija vis lėtės – ją naudojant, gaminant vis detalesnius ateities lustus, teks atlikti vis daugiau žymėjimo stadijų ir naudoti vis daugiau brangių kaukių.

Esame tai girdėję ir anksčiau, sako litografijos ekspertas ir ilgametis EUV skeptikas Chrisas Mackas. Iki šios technologijos plataus panaudojimo buvo likusi pora metų visą pastarąjį pora dešimtmetį, sako jis. „Stebiuosi, kad jau seniai nemetėm EUV idėjos, bet to nepadarėme, nes neturime alternatyvų,” sako jis (žr. Intel Chips Will Have to Sacrifice Speed Gains for Energy Savings”).

Mackas pažymi, kad kitos kompanijų, ne ASML, vieši pareiškimai apie EUV naudojimo terminus ne tokie entuziastingi. Taivanio lustų gaminimo milžino TSMC atstovai užsiminė pereisią prie šios technologijos 2020 m., sako Mackas. Intel tikslios datos nenurodo. Janice Golda, Intel Technologijos ir gamybos grupėje užsiimanti litografija, sako, kad pastaraisiais metais ženkliai pasistūmėta EUV tobulinimo kryptimi, bet tikslios datos, kada šią technologiją Intel žada pritaikyti gamyboje, nepateikė.

Bet netgi tokie skeptikai, kaip Mackas, šiandien jaučiasi optimistiškiau. Svarbu, kad ASML galiausiai turi mašinas, kurias gali pateikti išbandyti savo klientams. „Dabar progresas paspartės,” sako jis.

Katherine Bourzac
www.technologyreview.com

Komentarai ()