- Se tutto va secondo i piani, Intel avrà pronta la sua fotolitografia 14A (1,4 nm) nel 2026
- Nel 2035 i produttori di circuiti integrati avvieranno la produzione su larga scala di chip da 3 angstrom (0,3 nm)
Se tutto andrà secondo i piani, Intel avrà pronta la sua litografia 14A (1,4 nm) nel 2026. Sarà la prima tecnologia di integrazione di questa azienda che utilizzerà l’apparecchiatura di fotolitografia a ultravioletti estremi (UVE) e ad alta apertura di ASML. TSMC e Samsung hanno già confermato che punteranno anche loro su questa macchina, ma per il momento è Intel ad avere il vantaggio. Infatti, è circa un anno e mezzo che la sta testando nel suo stabilimento di Hillsboro (USA). Gli ingegneri dell’azienda olandese ASML hanno investito un decennio nello sviluppo della tecnologia necessaria per mettere a punto questa macchina, che in realtà è un’apparecchiatura di litografia a ultravioletti estremi di seconda generazione. L’azienda olandese prevede di consegnare ai propri clienti, a partire dal 2025, circa 20 apparecchiature di questo tipo con un unico obiettivo: offrire loro la possibilità di produrre chip da 2 nm e oltre. Molto oltre.
Dopo le apparecchiature di litografia High-NA arriveranno le macchine Hyper-NA
Per sviluppare l’apparecchiatura di litografia UVE ad alta apertura (EUV High-NA, dall’acronimo inglese), gli ingegneri di ASML hanno messo a punto un’architettura ottica molto avanzata che ha un’apertura di 0,55 rispetto al valore di 0,33 delle apparecchiature di litografia UVE di prima generazione. Questo perfezionamento dell’ottica consente di trasferire sul wafer modelli con una risoluzione più elevata, rendendo così possibile la produzione di chip utilizzando tecnologie di integrazione più avanzate rispetto a quelle attualmente utilizzate nei nodi da 2 e 3 nm.
Nell’articolo dedicato al criterio di Rayleigh abbiamo spiegato in dettaglio in cosa consiste il parametro “NA” (numerical aperture), ma in questo testo è sufficiente sapere che questa variabile identifica il valore di apertura dell’ottica utilizzata dall’apparecchiatura litografica. In questo contesto, questo parametro riflette essenzialmente lo stesso valore di apertura quando parliamo dell’ottica di una fotocamera, quindi determina la quantità di luce che gli elementi ottici sono in grado di raccogliere. Come possiamo intuire, più luce raccolgono, meglio è.
Una singola macchina UVE ad alta apertura è in grado di produrre più di 200 wafer all’ora
Ma non è tutto. ASML ha anche migliorato i sistemi meccanici responsabili della manipolazione delle wafer, con l’obiettivo di rendere possibile la produzione di oltre 200 wafer all’ora da una singola macchina UVE ad alta apertura. Questa caratteristica è estremamente importante per i produttori di semiconduttori, poiché condiziona profondamente la loro competitività.
Se vogliamo approfondire la questione e scoprire cosa c’è oltre le apparecchiature UVE ad alta apertura, l’ideale è rivolgersi all’IMEC, un centro di ricerca nel campo dei circuiti integrati fondato nel 1984 e con sede a Lovanio (Belgio). Si tratta del laboratorio più esperto in Europa nella messa a punto di nuove tecnologie di integrazione. Infatti, i suoi ingegneri lavorano fianco a fianco con i tecnici di ASML.
La diapositiva che pubblichiamo sopra contiene molte informazioni interessanti. Secondo IMEC, nel 2035 i produttori di circuiti integrati inizieranno la produzione su larga scala di chip da 3 angstrom (0,3 nm). Questo traguardo è molto importante perché presumibilmente questi saranno i primi semiconduttori prodotti con le apparecchiature di litografia UVE Hyper-NA su cui ASML sta già lavorando. Tuttavia, come è logico, queste macchine non arriveranno quell’anno, ma saranno pronte molto prima. Quello sarà il momento in cui i produttori di chip inizieranno la produzione su larga scala, ma è possibile che questa macchina sia pronta alla fine di questo decennio.
In ogni caso, la cosa interessante è che l’apertura ottica di queste apparecchiature di litografia all’avanguardia sarà, sempre secondo l’IMEC, di 0,75 rispetto all’apertura di 0,55 delle macchine UVE ad alta apertura, o di 0,33 nelle apparecchiature UVE convenzionali, come abbiamo visto poche righe sopra. In ogni caso, il percorso di questo laboratorio ci anticipa che nel 2037 arriveranno i circuiti integrati da 2 angstrom e nel 2039 i produttori di chip riusciranno a superare questa barriera e ad andare oltre i 2 angstrom. Sembra fantascienza, ma non lo è. È solo scienza.
