اقدام مهم روسیه برای تولید دستگاه‌های تولید تراشه برتر، سریعتر و ارزانتر از محصولات ASML

از آغاز جنگ اوکراین، روسیه در همه صنایع الکترونیک ساخت و دریافت تراشه تحریم شده است. حالا خبرها از این سرزمین یخی نشان می‌دهد که روس‌ها در نظر دارند ابزارهای ساخت تراشه با فناوری EUV خودشان را تولید کنند که به گفته این کشور، ساخت آن‌ها ارزان‌تر و آسان‌تر از ابزارهای شرکت ASML خواهد بود. این کشور، نقشه راه جدیدی را برای تولید تراشه‌های کوچک‌تر ترسیم کرده است.

در حوزه ساخت تراشه‌های پیشرفته اگرچه شرکت‌هایی مانند TSMC، سامسونگ و اینتل را به عنوان شرکت‌ها برتر و درجه اول می‌شناسیم ولی این شرکت‌ها همگی به یک شرکت هلندی موسوم به ASML وابسته هستند که برایشان دستگاه‌های پیشرفته تولید تراشه را می‌سازد. اگر این شرکت‌ها از ASML خرید جدیدی انجام ندهند در واقع نمی‌توانند تراشه‌های جدیدتر و کوچکتر تولید کنند.

همانطور که حدس می‌زنید، در موج تحریم‌های روسیه، این شرکت نیز به صورت کامل روس‌ها را تحریم کرده و حتی اگر زیرساخت‌های تولید تراشه در روسیه فراهم باشد (که فعلاً نیست) هم امکان تولید تراشه در این کشور وجود ندارد.

در همین رابطه بخوانید:

- مدیر عامل ASML: چین در تراشه سازی ۱۰ سال از آمریکا عقب است؛ اما اروپا به تراشه‌های چینی نیاز دارد

همین عامل موجب شده که روس‌ها دست به اقدامی بسیار بزرگ بزنند و برنامه‌ای را تدوین کنند که مشکل را به صورت ریشه‌ای حل کنند؛ مشکلی که چینی‌ها هم با آن دست به گریبان هستند و در حال حاضر شرکت پیشرفته خاصی در چین وجود ندارد که بتواند دستگاه‌های تولید تراشه را برای ریخته‌گری‌های سیلیکون داخل خاک چین از جمله SMIC بسازد.

به گزارش CNews، روسیه از نقشه راهی برای توسعه ماشین‌های لیتوگرافی خود پرده برداشته و هدف آن، تولید تجهیزاتی با هزینه و پیچیدگی کمتر نسبت به سیستم‌های ASML است. این ماشین‌ها به جای طول موج استاندارد ۱۳.۵ نانومتر مورد استفاده توسط ASML، از لیزرهایی با طول موج ۱۱.۲ نانومتر بهره خواهند برد. این طول موج با زیرساخت‌های EUV موجود سازگار نخواهد بود و روسیه را ملزم به توسعه اکوسیستم لیتوگرافی مختص به خود می‌کند که احتمالاً سال‌ها، شاید یک دهه یا بیشتر، به طول خواهد انجامید.

در همین رابطه بخوانید:

- فناوری نانوچاپ کانن؛ رقیب جدی برای لیتوگرافی فرابنفش ASML

ابزارهای EUV با طول موج ۱۱.۲ نانومتر

این ابتکار در زمینه نیمه‌رساناها در روسیه توسط نیکلای چخالو از مؤسسه فیزیک ریزساختار آکادمی علوم روسیه رهبری می‌شود. هدف این طرح، ساخت ماشین‌های EUV با عملکرد رقابتی و در عین حال کاهش هزینه‌های تولید و عملیاتی در مقایسه با ابزارهای EUV شرکت ASML است.

برخلاف سیستم‌های لیتوگرافی EUV شرکت ASML، اسکنرهای EUV روسی از منبع لیزری مبتنی بر زنون با طول موج ۱۱.۲ نانومتر به جای سیستم‌های مبتنی بر قلع ASML استفاده خواهند کرد.

به گفته چخالو، طول موج ۱۱.۲ نانومتر بهبود ۲۰ درصدی در تفکیک‌پذیری (resolution) ارائه می‌دهد و امکان ایجاد جزئیات دقیق‌تر را ضمن ساده‌سازی طراحی و کاهش هزینه‌های قطعات نوری فراهم می‌کند. این تغییر، به طور قابل توجهی آلودگی عناصر نوری را کاهش داده و عمر قطعات حیاتی مانند جمع‌کننده‌ها (collectors) و پوشش‌های محافظ (pellicles) را افزایش می‌دهد. این طراحی همچنین امکان استفاده از فوتورزیست‌های مبتنی بر سیلیکون را فراهم می‌کند که انتظار می‌رود در طول موج کوتاه‌تر عملکرد بهتری داشته باشند.

هزینه تولید تراشه با فناوری برنامه تولید تراشه روسیه

ماشین‌های لیتوگرافی روسی در مقایسه با ماشین‌های ASML قدرت کمتری خواهند داشت و به دلیل استفاده از منبع نور ۳.۶ کیلوواتی، توان عملیاتی آن‌ها تقریباً ۲.۷ برابر کمتر خواهد بود. با این حال، این عملکرد برای تولید در مقیاس کوچک کافی تلقی می‌شود.

اگرچه ۱۱.۲ نانومتر همچنان در طیف فرابنفش شدید یا Extreme Ultra-Violet قرار می‌گیرد، این تغییر را نمی‌توان تنها یک تعدیل جزئی تلقی کرد. در واقع گذر از طول موج 13.5 نانومتری بدان معناست که تمام عناصر نوری مانند آینه‌ها، پوشش‌ها، طرح‌های ماسک و رزیست‌ها باید به طور خاص برای طول موج جدید طراحی و بهینه‌سازی شوند. منبع لیزر، شیمی رزیست، کنترل آلودگی و سایر فناوری‌های پشتیبان نیز باید برای عملکرد مؤثر در ۱۱.۲ نانومتر دوباره مهندسی شوند.

در نتیجه، ابزارهای مبتنی بر الگوی ۱۱.۲ نانومتر مستقیماً با زیرساخت و اکوسیستم EUV موجود که حول ۱۳.۵ نانومتر ساخته شده، سازگار نخواهند بود. در واقع، حتی ابزارهای خودکارسازی طراحی الکترونیکی (EDA) نیز باید برای ابزارهای EUV با لیزرهای ۱۱.۲ نانومتر به‌روزرسانی شوند.

اگرچه ابزارهای EDA موجود همچنان می‌توانند مراحل اساسی مانند سنتز منطقی، جانمایی و مسیریابی را انجام دهند، مراحل مرتبط با لیتوگرافی مانند آماده‌سازی داده‌های ماسک، تصحیح مجاورت نوری (OPC) و تکنیک‌های بهبود تفکیک‌پذیری (RET) باید با مدل‌های فرآیند جدید متناسب با ۱۱.۲ نانومتر، دوباره تنظیم یا به‌روزرسانی شوند.

در همین رابطه بخوانید:

- تجهیزات EUV که هیچ، چین برای خرید دستگاه‌های لیتوگرافی قدیمی‌تر هم باید از دولت هلند اجازه بگیرد

سه مرحله مهم پیش روی روس‌ها

در فناوری مورد نظر مهندسان روس، توسعه در سه مرحله انجام خواهد شد. مرحله اول بر تحقیقات بنیادی، شناسایی فناوری‌های کلیدی و آزمایش قطعات اولیه متمرکز خواهد بود. مرحله دوم شامل ایجاد یک نمونه اولیه با قابلیت پردازش 60 ویفر ۲۰۰ میلی‌متری در ساعت و ادغام آن در خطوط تولید تراشه داخلی خواهد بود. در مرحله سوم، هدف ارائه یک سیستم آماده کارخانه با قابلیت پردازش شصت ویفر ۳۰۰ میلی‌متری در ساعت را دنبال می‌کند.

مشخص نیست که ابزارهای لیتوگرافی جدید از کدام فناوری‌های فرآیند پشتیبانی خواهند کرد. همچنین، نقشه راه، بازه‌های زمانی برای تکمیل این مراحل را مشخص نمی‌کند.

با در نظر گرفتن این نکته که استفاده از لیزرها با طول موج ۱۱.۲ نانومتر نیازمند توسعه یک اکوسیستم کاملاً جدید است که امروزه وجود ندارد، ممکن است پیاده‌سازی کامل این حوزه به یک دهه یا بیشتر زمان نیاز باشد تا این سیستم‌های لیتوگرافی EUV طراحی و برای ساخت تراشه‌های مورد نظر مهندسان، وارد چرخه شوند.