Intel ha completato l'assemblaggio dello scanner High-NA EUV: fondamentale per il processo 14A

Mentre ASML ha iniziato a spedire le parti di un secondo scanner litografico a un cliente non meglio noto, Intel Foundry ha completato l'assemblaggio del primo scanner litografico High Numerical Aperture (High NA) Extreme Ultraviolet (EUV) commerciale presso il sito di ricerca e sviluppo di Hillsboro, in Oregon.

Il sistema TWINSCAN EXE:5000 è stato trasportato in Oregon in più di 250 casse all'interno di 43 container. Questi sono stati caricati su molteplici aerei cargo atterrati a Seattle. Sono stati poi trasferiti su 20 autocarri per il viaggio verso l'Oregon. Il peso totale di ogni nuovo sistema è di oltre 150 tonnellate.

Intel Foundry è la divisione del colosso statunitense che si occupa della produzione di chip con processi avanzati, non solo per la stessa Intel ma anche per conto terzi: l'obiettivo di Intel è diventare una sfidante credibile per TSMC e Samsung, e per farlo ha deciso di puntare su una rinnovata roadmap e tecnologie all'avanguardia.

Intel è certa che non incapperà più gli errori del passato, quando dopo aver lavorato a lungo sulla tecnologia EUV scelse di non usarla per il suo processo a 10 nanometri a causa di problemi di costo. L'azienda, invece, optò per impiegare il quad-patterning con macchine litografiche standard a ultravioletti profondi (DUV), che richiedono quattro esposizioni DUV per un singolo strato invece di una sola esposizione con EUV. Di conseguenza, Intel incontrò numerose difficoltà in termini di rese produttive, il che l'ha portata ad adottare il processo a 10 nm (ribattezzato Intel 7) con cinque anni di ritardo, dando modo a TSMC di superarla (a vantaggio di clienti come AMD).

High-NA EUV non dovrebbe avere di questi problemi perché le somiglianze con i sistemi EUV sono molto superiori al previsto e i volumi produttivi elevati già di partenza. I grandi cambiamenti riguardano principalmente l'ottica e ciò che offre Zeiss. Inoltre, il sistema è modulare e può essere adattato rapidamente.

Intel ritiene che implementare per prima uno scanner litografico High-NA EUV le conferirà un vantaggio. Il TWINSCAN EXE:5000 High-NA EUV fornito da ASML sta ora attraversando le fasi di calibrazione al fine di svolgere tutte le prove del caso per rispettare la roadmap che vuole Intel pronta a impiegare la litografia High-NA EUV a partire dal processo 14A, con test dal 2025 in vista della successiva adozione commerciale.

Il nuovo macchinario consente di migliorare nettamente la risoluzione e la miniaturizzazione delle caratteristiche per i processori di nuova generazione, modificando il design dell'ottica per proiettare le immagini stampate su un wafer di silicio. "Con l'aggiunta dell'High-NA EUV, Intel disporrà del toolbox di litografia più completo del settore per portare le future capacità di processo oltre Intel 18A nella seconda metà di questo decennio", ha dichiarato Mark Phillips, Intel Fellow e director of Lithography, Hardware and Solutions di Intel Foundry Logic Technology Development.

ASML ha recentemente annunciato di aver stampato le prime linee a 10 nanometri (nm) al mondo nel proprio laboratorio High-NA di Veldhoven, Paesi Bassi. Queste sono le linee più sottili mai stampate e stabiliscono una risoluzione da record mondiale per uno scanner litografico EUV. Si tratta di una dimostrazione della validità del design dell'ottica High-NA EUV di Zeiss, partner di ASML. Un passo fondamentale verso l'utilizzo commerciale di High-NA EUV.

Usato in combinazione con le altre funzionalità tecnologiche di processo di Intel Foundry, si prevede che High-NA EUV sarà in grado di stampare componenti fino a 1,7 volte più piccoli rispetto a quanto possibile con i tool EUV esistenti. Ciò consentirà il ridimensionamento delle funzionalità 2D, con conseguente densità fino a 2,9 volte maggiore. Rispetto allo 0.33NA EUV, l'High-NA EUV (o 0.55NA EUV) fornisce un contrasto di immagine più elevato a pari caratteristiche, utilizzando una quantità inferiore di luce per esposizione e riducendo di conseguenza il tempo necessario per stampare ogni strato, a vantaggio della resa del wafer.

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Intel prevede di utilizzare sia lo 0.33NA EUV sia lo 0.55NA EUV insieme ad altri processi di litografia nello sviluppo e produzione di chip avanzati, a partire dai prototipi di prodotto su Intel 18A nel 2025 e continuando con la produzione di Intel 14A.

La società guidata da Pat Gelsinger acquisterà in futuro il sistema TWINSCAN EXE:5200B di nuova generazione, con una produttività di oltre 200 wafer all'ora, diventando un pioniere nel settore anche su questo sistema. ASML ha già tre generazioni di macchine High-NA in fase di sviluppo.

"La litografia high NA EUV è un passaggio evolutivo oltre la litografia EUV, che utilizza una lunghezza d'onda della luce (13,5 nm) che non si trova in natura sulla Terra. La luce viene creata da un potente laser che colpisce una goccia di stagno riscaldata alla temperatura di quasi 220.000 gradi Celsius, quasi 40 volte più della temperatura superficiale media del sole. Questa luce si riflette su una maschera contenente un modello della struttura di circuito desiderata e poi attraverso un sistema ottico costruito con i più accurati specchi mai fabbricati", spiega Intel.

"L'apertura numerica (NA) è una misura della capacità di raccogliere e focalizzare la luce. Modificando il design dell'ottica utilizzata per proiettare un modello su un wafer, la tecnologia High-NA EUV consente un significativo passo avanti nella risoluzione e nelle dimensioni dei transistor. La capacità di creare transistor di queste dimensioni richiede anche nuove strutture di transistor e miglioramenti in altre fasi del processo che Intel sta sviluppando parallelamente all'integrazione del primo sistema High-NA EUV", conclude la società con un rimando ai nuovi transistor GAAFET, ribattezzati RibbonFET e che vedremo a partire dal processo Intel 20A.

Quanto ai costi dei macchinari litografici di nuova generazione, Intel ritiene che si ripagheranno ampiamente con la produzione di chip, già di buon livello fin dall'inizio. I 350-400 milioni di dollari vociferati, inoltre, non rimarranno tali a lungo e i macchinari potranno essere aggiornati al fine di coprire più generazioni produttive.