Η Ιαπωνία θέλει να ανακτήσει την ηγετική της θέση ως κατασκευαστής εξοπλισμού λιθογραφίας. Η Canon και η Nikon, οι πιο ανταγωνιστικές εταιρείες της στον κλάδο αυτό μαζί με την Tokyo Electron, έχασαν την κούρσα στην οποία εισήλθαν πριν από περισσότερο από μια δεκαετία με την ολλανδική εταιρεία ASML με στόχο την ανάπτυξη του πρώτου εξοπλισμού λιθογραφίας ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας (EV). Σήμερα, η ολλανδική αυτή εταιρεία είναι ο αδιαμφισβήτητος ηγέτης στην αγορά εξοπλισμού λιθογραφίας αιχμής, αλλά η Ιαπωνία δεν το βάζει κάτω.
Η Canon είναι η μόνη εταιρεία που θα μπορούσε να ανταγωνιστεί την ASML μεσοπρόθεσμα, αλλά πρέπει ακόμη να αποδείξει την αξία της. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της, ωστόσο, είναι ο εξοπλισμός λιθογραφίας νανοαποτύπωσης (NIL). Σύμφωνα με την Canon, το μηχάνημα αυτό μπορεί να κατασκευάσει τσιπ έως και 2 nm και είναι δέκα φορές φθηνότερο από ένα υπερσύγχρονο μηχάνημα UVE. Η διαφορά τιμής είναι ακόμη μεγαλύτερη αν συγκρίνουμε το κόστος του με αυτό του high-aperture εξοπλισμού λιθογραφίας UVE της ASML: 14 εκατομμύρια ευρώ έναντι 350 εκατομμύρια ευρώ!
Η επεξεργασία πλακιδίων πυριτίου με εξοπλισμό λιθογραφίας υπεριώδους και βαθιάς υπεριώδους ακτινοβολίας (DUV) απαιτεί τη μεταφορά του γεωμετρικού προτύπου που περιγράφεται από τη μάσκα με εξαιρετική ακρίβεια στην επιφάνεια του πλακιδίου με τη χρήση υπεριώδους φωτός και εξαιρετικά εξελιγμένων οπτικών στοιχείων. Η λιθογραφία NIL, ωστόσο, επιτρέπει τη μεταφορά του μοτίβου στο πλακίδιο χωρίς την ανάγκη παρέμβασης ενός εξαιρετικά πολύπλοκου οπτικού συστήματος στη διαδικασία. Αυτή η τεχνική είναι απλούστερη και φθηνότερη, αλλά περιλαμβάνει επίσης την εκτέλεση πολλών διαδοχικών διαδικασιών που την καθιστούν πιο αργή από τη λιθογραφία UV και DUV.
Σε κάθε περίπτωση, η Canon δεν είναι το μοναδικό ατού της Ιαπωνίας στον τομέα του εξοπλισμού λιθογραφίας αιχμής. Μια ομάδα επιστημόνων από το Okinawa Institute of Science and Technology έχει αναπτύξει μια καινοτόμο τεχνολογία λιθογραφίας ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας που, σύμφωνα με τη μελέτη τους, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή επεξεργαστών κλίμακας 7 nm και πέρα. Ο καθηγητής Tsumoru Shintake, ο οποίος ηγείται αυτής της ερευνητικής ομάδας, δηλώνει ότι η δική του πρόταση ανταγωνίζεται κατά μέτωπο τα μηχανήματα UVE της ASML, αλλά το κόστος της είναι πολύ χαμηλότερο και η ενεργειακή της απόδοση πολύ υψηλότερη.
Αυτή η υποτιθέμενη εξοικονόμηση κόστους και η αύξηση της αποδοτικότητας είναι θεωρητικά δυνατή επειδή το οπτικό σύστημα του ιαπωνικού εξοπλισμού λιθογραφίας UV είναι πολύ απλούστερο από αυτό των μηχανημάτων UV της ASML. Στην παραπάνω εικόνα, μπορούμε να δούμε ότι το οπτικό σύστημα του εξοπλισμού UV της ASML ενσωματώνει δέκα κάτοπτρα, ενώ η οπτική υποδομή του ιαπωνικού εξοπλισμού UV χρησιμοποιεί μόνο δύο κάτοπτρα. Η ενέργεια που επενδύεται αρχικά στη διαδικασία μεταφοράς του προτύπου μειώνεται κατά περίπου 40% για κάθε ανάκλαση, έτσι ώστε μόνο το 1% της ενέργειας να φτάνει τελικά στο πλακίδιο πυριτίου.
Αυτή η δραματική απώλεια ενέργειας σημαίνει ότι η πηγή UV που απαιτείται για τον εξοπλισμό UVE της ASML πρέπει να είναι πολύ ισχυρή. Ωστόσο, η ιαπωνική λύση θεωρητικά απαιτεί μόνο μια πηγή υπεριώδους φωτός μερικών δεκάδων Watt και όχι πολλών χιλιάδων Watt. Επιπλέον, η τεχνολογία αυτή δεν απαιτεί την ανάπτυξη ενός συστήματος ψύξης για το λέιζερ, το οποίο θα απαιτούσε την κατανάλωση μεγάλης ποσότητας νερού.
Όλα όσα έχουμε δει μέχρι στιγμής ακούγονται ενδιαφέροντα, αλλά δεν πρέπει να παραβλέπουμε το γεγονός ότι αυτή η τεχνολογία δεν έχει βγει ακόμη από το εργαστήριο. Κατά πάσα πιθανότητα θα είναι πολύ φθηνότερη και πιο αποτελεσματική από την τεχνολογία EUV της ASML, αλλά δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι μέχρι οι επιστήμονες του Okinawa Institute of Science and Technology να πραγματοποιήσουν τις πρώτες πρακτικές δοκιμές.
Αν αναρωτιέστε γιατί έχει μεγάλη σημασία η συγκεκριμένη είδηση, αρκεί να αναλογιστείτε ότι αυτή τη στιγμή η ολλανδική ASML κρατά το καρπούζι και το μαχαίρι σε ό,τι αφορά τα μηχανήματα λιθογραφίας σε παγκόσμιο επίπεδο. Το γεγονός, μάλιστα, ότι ελέγχεται ξεκάθαρα από τις ΗΠΑ περιορίζει σημαντικά την Κίνα από το να προχωρήσει η ίδια στην κατασκευή δικών της επεξεργαστών αιχμής από τα δικά της χυτήρια (π.χ. της SMIC), κάτι που συναντάμε συχνά πυκνά σε ειδήσεις που αφορούν τη Huawei. Σε περίπτωση, λοιπόν, που οι Ιάπωνες τα καταφέρουν με τη δική τους θεωρητικά καλύτερη και οικονομικότερη λιθογραφία, θα γίνει ακόμα πιο δύσκολο για τις ΗΠΑ να περιορίσουν την πρόσβαση της Κίνας σε τέτοιες τεχνολογίες αιχμής.
Με δεδομένο ότι η Κίνα κατέχει αποδεδειγμένα τεχνογνωσία για να κατασκευάσει δικούς της ανταγωνιστικούς επεξεργαστές, αλλά και την αυτάρκεια σε πρώτες ύλες και ανθρώπινο δυναμικό, αντιλαμβάνεστε ότι αργά ή γρήγορα θα βρει τον τρόπο να πάρει στα χέρια της (ή στο τέλος θα τα κατασκευάσει μόνη της…) σύγχρονα μηχανήματα λιθογραφίας και μετά, ποιος τους πιάνει…
[via]
