par La réduction des dimensions des transistors est essentielle à l’amélioration continue des performances des puces. C’est pourquoi l’industrie des semi-conducteurs travaille sur différentes manières de réduire la taille des transistors. Dans les années à venir, les fabricants de puces devraient adopter les derniers outils de lithographie ultraviolette extrême (EUV) à haute NA d'ASML, qui seront particulièrement utiles pour les nœuds de fabrication de classe post-3 nm. Mais quelle est la prochaine étape ? ASML indique qu'Hyper-NA est actuellement à l'étude pour de nouveaux outils encore non définis qui arriveraient dans les années 2030 pour alimenter les futures générations de puces.
“L'Hyper-NA avec un NA supérieur à 0,7 est certainement une opportunité qui deviendra plus visible à partir de 2030 environ”, a écrit Martin van den Brink, directeur de la technologie d'ASML, dans le rapport annuel 2023 d'ASML (via Bits & Chips). “Il est probable que ce soit le plus pertinent pour Logic – et il devra être plus abordable que [High-NA EUV] double modélisation – mais cela peut aussi être une opportunité pour la DRAM. Pour nous, l’essentiel est qu’Hyper-NA pilote notre plate-forme globale de capacités EUV pour améliorer à la fois les coûts et les délais. »
La gamme actuelle d'outils EUV d'ASML se compose de modèles à faible NA, dotés d'une optique de 0,33 NA et pouvant atteindre une dimension critique (CD) de 13,5 nm. Cela suffit pour produire un pas de métal minimum de 26 nm et un pas d'espace d'interconnexion approximatif de 25 à 30 nm d'une pointe à l'autre avec un seul motif d'exposition. Ces dimensions sont suffisantes pour les nœuds de production de classe 4 nm/5 nm. Néanmoins, l'industrie aura besoin de pas de 21 à 24 nm pour 3 nm, c'est pourquoi la technologie de processus N3B de TSMC est conçue pour utiliser un double motif EUV Low-NA pour imprimer les pas les plus petits possibles. Cette approche est considérée comme très coûteuse.
Les systèmes EUV High-NA de nouvelle génération avec une optique 0,55 NA atteindront un CD de 8 nm, ce qui sera suffisant pour imprimer un pas métallique minimum d'environ 16 nm, ce qui sera utile pour les nœuds au-delà de 3 nm et devrait être suffisant même pour 1 nm, du moins selon les chiffres envisagés par Imec.
Mais les pas de métal deviendront encore plus petits au-delà de 1 nm, de sorte que l'industrie aura besoin d'outils plus sophistiqués que les dispositifs High-NA d'ASML. Cela nous amène à des outils Hyper-NA dotés d’optiques de projection à ouverture numérique encore plus élevée. Le CTO d'ASML, Martin van den Brink, a confirmé dans une interview avec Bits & Chips que la viabilité de la technologie Hyper-NA était à l'étude. Pour autant, aucune décision définitive n’a encore été prise.
L'augmentation de l'ouverture numérique des optiques de projection est un processus coûteux impliquant des changements importants dans la conception des outils de lithographie. Cela inclut notamment les dimensions physiques de la machine, la nécessité de développer de nombreux nouveaux composants et l'impact de l'augmentation des coûts. Une machine EUV Twinscan NXE à faible NA coûte 183 millions de dollars ou plus selon la configuration, et un outil EUV Twinscan EXE à haute NA coûtera 380 millions de dollars ou plus selon la configuration, a récemment révélé ASML. Hyper-NA coûterait plus cher que cela, ASML doit donc répondre à deux questions : si cela est réalisable technologiquement et si cela sera économiquement viable pour les principaux fabricants de puces logiques.
Il ne reste que trois fabricants de puces de pointe : Intel, Samsung Foundry et TSMC. La société japonaise Rapidus n'est pas encore devenue un concurrent viable. Ainsi, même si la lithographie Hyper-NA EUV est nécessaire, elle doit être raisonnablement abordable.
“L'introduction d'Hyper-NA sera déterminée par la mesure dans laquelle nous pouvons réduire les coûts”, a déclaré Martin van den Brink à Tweakers.net l'année dernière. « J'ai voyagé à plusieurs reprises à travers le monde et j'ai parlé avec des clients de la nécessité et de l'opportunité d'Hyper-NA. Au cours des derniers mois, j'ai acquis la confiance et la compréhension que les clients souhaitent réduire encore plus la résolution, que la possibilité pour l'utilisation de l'Hyper-NA pour la production en série de puces logiques et de mémoire. Ce serait un changement autour de la prochaine décennie. Mais cela dépend des coûts.
