par ASML a maintenant riposté aux critiques des analystes de SemiAnalysis qui estiment que, pour au moins certains fabricants de puces, l'utilisation des outils de fabrication de puces High-NA de nouvelle génération de la société n'a pas de sens financier. Cependant, dans une récente interview avec Des morceaux et des chips, le directeur financier de la société a déclaré que High-NA est sur la bonne voie et en bonne santé et que le cabinet d'analystes a sous-estimé ses avantages. Lors de la récente conférence téléphonique sur les résultats de l'entreprise, le PDG d'ASML a également répondu aux questions sur le rapport, affirmant que la nouvelle technologie est « très clairement la solution la plus rentable, tant en logique qu'en mémoire ».
Les outils de lithographie EUV Twinscan EXE High-NA d'ASML sont essentiels pour produire des technologies de processus de nouvelle génération inférieures à 2 nm. Mais ils sont également beaucoup plus chers que les outils de lithographie Twinscan NXE Low-NA extreme ultraviolet (EUV) existants – certains disent qu’ils coûtent entre 300 et 400 millions de dollars. Ils présentent également d'autres particularités, telles qu'une taille de réticule réduite de moitié et de grandes dimensions, ce qui explique en partie pourquoi certains analystes affirment que ces outils ne sont pas économiquement viables pour toutes les lignes de production.
Comme on pouvait s'y attendre, ASML n'est pas d'accord avec cette évaluation, le directeur financier de l'entreprise ayant déclaré Des morceaux et des chips que les commandes correspondent aux attentes de l'entreprise et que SemiAnalysis a sous-estimé l'intérêt de réduire la complexité des processus en évitant les configurations doubles et quadruples coûteuses. Il a également déclaré qu'il fallait simplement parler avec Intel des complications imposées par le double motif, une référence aux échecs d'Intel avec le 10 nm, qui sont au moins en partie dus à un manque de technologie EUV.
Fabrication plus simple
Les motifs doubles et quadruples impliquent d'exposer plusieurs fois la même couche d'une plaquette pour créer des caractéristiques plus petites que ce qui est normalement possible, mais cela introduit des risques de défauts, ce qui a un impact sur les rendements et est plus coûteux que la simple impression de la couche en une seule étape.
Le coût global de la configuration double et quadruple avec les outils Low-NA, et sa comparaison avec la configuration simple avec un outil High-NA, semble être l'un des principaux points de discorde entre ASML et les analystes.
À l’heure actuelle, un lecteur passionné se serait probablement demandé pourquoi tant de tracas avec l’EUV à NA élevée si les outils EUV à faible NA peuvent atteindre les mêmes dimensions critiques que les premiers en utilisant des outils de double structuration et/ou de mise en forme de modèles ? En effet, Intel insère l'outil de mise en forme de motifs Centura Sculpta d'Applied Materials dans son flux Intel 20A pour éviter une double modélisation EUV coûteuse dans certains cas. Pendant ce temps, Intel 18A s'appuie en effet à la fois sur la mise en forme du motif Centura Sculpta et sur le double motif Twinscan NXE.
Mais la double configuration EUV n’est peut-être pas si mauvaise. Apple utilise la technologie de processus N3B de TSMC, qui utiliserait apparemment un double modèle, pour ses produits grand public, qui comprennent des centaines de millions d'iPhone 15 Pro et de Mac basés sur M3.
ASML estime que la mise en œuvre d'une double structuration présente certains inconvénients : la double structuration EUV entraîne des temps de production plus longs, crée plus de risques d'apparition de défauts et a potentiellement un impact sur la variabilité des performances des puces produites. Cependant, grâce à la dimension critique (CD) de 8 nm de l'EXE:5000, les fabricants de puces peuvent rationaliser leurs processus de fabrication.
Les fonderies comprennent certainement les avantages et les inconvénients de l’utilisation des scanners EUV High-NA, c’est pourquoi elles commencent déjà leurs travaux de recherche et de développement.
“Nos clients commenceront leur R&D en 2024-2025 et passeront à la fabrication à haut volume en 2025-2026”, indique un communiqué d'ASML.
ASML a récemment partagé plus de détails sur ses nouvelles machines High-NA ; voici un aperçu du fonctionnement des outils.
Le Twinscan EXE de nouvelle génération d'ASML est doté d'un objectif à ouverture numérique (NA) de 0,55, il est donc conçu pour atteindre une résolution de 8 nm (dimension critique), marquant une avancée substantielle par rapport aux outils EUV actuels qui offrent une résolution de 13 nm. Cela signifie qu’il peut imprimer des transistors 1,7 fois plus petits – et donc atteindre des densités de transistors 2,9 fois supérieures – qu’avec des outils Low-NA avec une seule exposition.
Les systèmes litho à faible NA peuvent atteindre une résolution similaire, mais avec deux expositions, avec un processus coûteux de double motif. Atteindre les dimensions critiques de 8 nm est crucial pour la production de puces utilisant des technologies de traitement inférieures à 3 nm, que l'industrie prévoit d'adopter entre 2025 et 2026.
La mise en œuvre de l'EUV à NA élevée promet de permettre aux usines de contourner le besoin d'une double configuration EUV, en simplifiant les processus, en améliorant éventuellement les rendements et en réduisant les coûts. Mais cela pose aussi de nombreux défis.
Champ d'exposition réduit de moitié
Parallèlement, les outils de lithographie Twinscan EXE d'ASML, équipés d'un objectif de 0,55 NA, diffèrent complètement des machines existantes. La différence principale et évidente est en effet le nouvel objectif plus grand. Mais l'adaptation d'un objectif plus grand nécessite des miroirs plus grands, c'est pourquoi les outils Twinscan EXE présentent également une conception optique anamorphique.
Cette approche résout le problème des miroirs plus grands qui amènent la lumière à frapper le réticule selon un angle plus prononcé, ce qui réduit la réflectivité et entrave le transfert de motif vers la tranche.
Au lieu de réduire uniformément le motif, l’optique anamorphique l’agrandit différemment : 4x dans un sens et 8x dans l’autre. Cela réduit l'angle d'incidence de la lumière sur le réticule, résolvant ainsi le problème de réflectivité. De plus, cette méthode permet aux fabricants de puces de continuer à utiliser des réticules de taille standard, minimisant ainsi l'impact sur l'industrie des semi-conducteurs. Cette approche présente un problème : elle réduit de moitié la taille du champ d'imagerie (de 33 mm x 26 mm à 16,5 mm x 26 mm), souvent appelée High-NA, réduisant de moitié la taille du réticule.
La taille réduite de moitié du champ d’imagerie incite les fabricants de puces à réviser leurs stratégies de conception et de production de puces. Ce changement est particulièrement crucial à l’heure où les GPU haut de gamme et les accélérateurs d’IA repoussent de plus en plus les limites de la taille des champs de réticule/d’imagerie.
Étapes plus rapides
En raison de leur optique anamorphique et de leurs champs d'exposition deux fois plus petits que les systèmes Twinscan NXE, les outils Twinscan EXE doivent effectuer deux fois plus d'expositions par tranche, ce qui réduit de moitié la productivité des machines existantes. Pour maintenir (et éventuellement augmenter) la productivité, ASML a considérablement augmenté la vitesse des étapes de la tranche et du réticule. L'étage tranche de l'EXE accélère à 8 g, soit le double de celui du NXE, tandis que son étage réticule accélère quatre fois plus vite à 32 g.
Cette amélioration permet au Twinscan EXE:5000 (qui est, pour ainsi dire, en grande partie un système de test) d'imprimer plus de 185 plaquettes par heure à une dose de 20 mJ/cm², dépassant la production du Twinscan NXE : 3600C de 170 plaquettes à la même dose. .
ASML prévoit d'augmenter cette production à 220 plaquettes par heure d'ici 2025 avec les outils Twinscan EXE:5200 pour garantir la viabilité économique de la technologie High-NA dans la fabrication de puces. Pendant ce temps, les nouveaux nœuds (c'est-à-dire une résolution/dimensions critiques inférieures) nécessitent des doses plus élevées, c'est pourquoi Twinscan NXE : 3600D augmente la dose à 30 mJ/cm², mais à 160 plaquettes par heure. Pour une raison quelconque, ASML ne mentionne pas les performances de ses systèmes EXE à une dose de 30 mJ/cm².
De plus grands Fabs
Les outils de lithographie EUV Twinscan EXE à faible NA d'ASML sont physiquement plus grands que les machines lithographiques EUV Twinscan NXE à faible NA. Les Twinscan NXE d'ASML existants et largement déployés placent leur source de lumière en dessous, ce qui nécessite une configuration de bâtiment de fabrication très spécifique et rend plus difficile la maintenance de ces outils. En revanche, les machines High-NA Twinscan EXE placent leur source de lumière horizontalement, simplifiant ainsi la construction et l'entretien de l'usine, mais nécessitant un espace de salle blanche plus grand. En revanche, cela rend plus difficile la mise à niveau des usines de fabrication existantes.
Pendant ce temps, TSMC dispose déjà de plusieurs usines construites spécifiquement pour les machines litho Low-NA EUV Twinscan NXE. La mise à niveau de ces usines vers les outils EXE High-NA Twinscan est une tâche compliquée.
Compte tenu des coûts des outils eux-mêmes, de la taille du réticule réduite de moitié, des complications liées à l'installation de ces outils dans les coques de fabrication existantes, des très bonnes performances des outils Low-NA existants et de nombreux autres facteurs spécifiques qui ne peuvent être pris en compte dans le cadre d'une seule histoire, nous pouvons comprendre pourquoi les analystes de China Renaissance estiment que TSMC n'est pas prêt à adopter les outils EUV High-NA avant un certain temps.
Résumé
L'adoption de scanners High-NA avec leur résolution améliorée, leurs dimensions plus grandes et leur champ d'exposition réduit de moitié nécessite le développement de nouvelles résines photosensibles, de nouvelles méthodes de métrologie, de matériaux pelliculaires, de masques, d'outils d'inspection et peut-être même la construction de nouvelles coques de fabrication. Essentiellement, la transition vers les outils High-NA impliquera des investissements importants dans les nouveaux outils et l’infrastructure de support, de sorte que leur adoption ne sera pas simple.
Cependant, l'EUV High-NA est l'avenir, et la question de savoir s'il est financièrement viable pour des déploiements à grande échelle ne sera pas résolue définitivement tant que nous n'aurons pas vu combien de fabricants de puces mettent les outils en production, et quand.
