Ar 450 mm plokštelės yra lustų gaminimo ateitis?

Už visų naujų dalykėlių ir nepaprastų mūsų vykdomų programų slypi procesoriai, atmintis ir kiti komponentai, kurie priverčia sistemas veikti. Ir už viso to, kas yra puslaidininkių proceso technologija - sudėtingas konstrukcijų, įrankių, medžiagų ir apdorojimo etapų rinkinys, reikalingas darbiniams tranzistoriams sukurti, kad ir taip mažas, kad 4000 iš jų galėtų tilpti per žmogaus plaukų plotį ir surinkti milijardus iš jų lusto ne didesnis už tavo nagą.

Remiantis praėjusios savaitės „Semicon West“ metine laida, kurioje daugiausia dėmesio skiriama proceso technologijai, o ne procesoriams ar galutiniams vartotojams skirtiems įrenginiams, atrodo, kad visa pramonė yra pasirengusi perkelti naują produkciją į 450 mm plokšteles, pradedant per ateinančius penkerius metus..

Šiandien beveik visi svarbūs procesoriai ir atmintis yra gaminami ant 300 mm plokštelių, maždaug 12 colių. Tačiau didžiausi drožėjų gamintojai jau daug metų kalba apie perėjimą prie 450 mm plokštelių technologijos - maždaug 18 colių plokštelių -, nes šie didesni plokštelės gali išlaikyti daugiau nei dvigubai daugiau lustų, tačiau, tikimės, kainuos žymiai mažiau nei dvigubai daugiau nei 300 mm gamyba.. Visai neseniai daugelis įrangos tiekėjų tempė kojas, nes paskutinis didelis žingsnis nuo 200 mm iki 300 mm jiems kainavo daug tyrimų ir plėtros, palyginti su nedaug ką parodyti. Tačiau dabar atrodo, kad beveik visi pradeda įgyvendinti šią idėją.

Konferencijoje Paulius Farraras, „Global 450“ konsorciumo, pirmaujančių puslaidininkių gamybos įmonių, įskaitant „GlobalFoundries“, „Intel“, „IBM“, „Samsung“ ir TSMC būstinė, įsikūrusi aplink Albanijos nanoskalių mokslo ir inžinerijos koledžą, generalinis direktorius, parodė: gairės, apimančios 450 mm demonstraciją 14 nm ilgio 2013 - 2015 m., naudojant įrangą, paruoštą lustų gamintojams 10 nm atstumu ir daugiau, 2015 - 2016 m.

Visi didieji gamintojai diskutavo apie 450 mm įrankius. „Nikon“ pranešė, kad gavo „G450 Consortium“ užsakymą naudoti 450 mm 193 nm ArF panardinimo skaitytuvą, kuris bus naudojamas proceso plėtrai, ir teigė, kad taip pat gavo užsakymą iš bevardžio „pagrindinio įrenginio gamintojo“. ASML teigė, kad tuo pačiu metu bus gabenama 450 mm kraštutinė ultravioletinė litografija (EUV) ir panardinimo įrankiai. „Canon“ parodė tai, kas, jos teigimu, yra pirmasis optiškai raštuotas 450 mm plokštelė, o „Molecular Imprints“ parodė rezultatus, susijusius su 450 mm plokštele, nupiešta naudojant nano atspaudų litografiją.

Vienas dalykas, kuris, atrodo, skatina šį perėjimą, yra didėjančios gamybos sąnaudos mažesniuose mazguose. Nors pramonė daugelį metų kalbėjo apie EUV litografiją, o ypač ASML cituoja patobulinimus, tai vis dar nėra paruošta gamybai, nes dabartiniai įrankiai neleidžia užtikrinti greičio ir apimties, kurios reikalauja gamintojai, iš dalies dėl problemų, susijusių su maitinimo šaltinis. ASML sako, kad dabar turi 11 EUV sistemų šioje srityje ir planuoja naujos kartos įrankius su geresniais energijos šaltiniais, tačiau niekas neatlieka visos gamybos su EUV, nes įrankiai nėra pakankamai greiti ir patikimi.

Vietoj to, gamintojai naudoja dabartinius 193 nm panardinimo įrankius, o esant 20 nm ir mažesnėms sąlygoms, jie yra priversti naudoti įrankius du kartus ant kritiškų plokštelių sluoksnių, kad gautų reikiamą tikslumą. Šis dvigubas rašymas ir galimas keturių variantų rašymas reikalauja laiko ir sąnaudų vaflių gamybai.

Kaip pranešime pažymėjo „GlobalFoundries“ generalinis direktorius Ajit Manocha, litografijos kaina jau pradeda dominuoti bendrose vaflių gamybos sąnaudose. Dėl daugialypių panardinimo skaitytuvų modelio tai dar labiau pablogėja. „Mums labai reikia EUV, o EUV vis dar nėra pasirengęs“, - sakė jis.

Kitose srityse „Manocha“ kalbėjo apie liejyklų inovacijų poreikį mobilumo epochoje, aptarė viską, pradedant bendrovės „14XM FinFET“ procesu ir baigiant kitomis technikomis, tokiomis kaip FD-SOI, nanolaidai ir III-V jungtiniai puslaidininkiai (iš esmės lustai, kuriuose naudojamos egzotiškesnės medžiagos)). Įdomu tai, kad jis paminėjo galimą 2017 m. Perėjimą prie III-V „FinFET“, skirto 7 nm, nors tai neatrodė kaip konkretus įsipareigojimas.

Jis sakė, kad didžiausi pramonės iššūkiai yra ekonominiai. 180 nm mazge buvo tik 15 kaukių sluoksnių; ties 20 nm / 14 nm mazgais yra daugiau nei 60 kaukių sluoksnių, ir kiekvienas sluoksnis suteikia daugiau galimybių nesėkmei, iš kurių bet kuris gali padaryti visą plokštelę netinkamą. „Visa tai tikrai prideda“, - sakė jis, parodydamas, kaip 130 milijonų lustų projektavimo kaina (kuri prieš dešimtmetį buvo įprasta pirmaujančiame krašte ir kurią vis dar naudoja kai kurie žemesnio lygio lustai) buvo 15 milijonų dolerių.; 20 nm, tai yra 150 milijonų dolerių. Panašiai proceso projektavimo išlaidos padidėjo nuo 250 milijonų iki 1, 3 milijardų JAV dolerių, o lusto gamybos pradžia padidėjo nuo 1, 45 milijardo dolerių iki maždaug 6, 7 milijardo dolerių šiandien.

Norėdami kovoti su tuo, kiti įrankių pardavėjai kalba apie metodus, kurie nėra litografija, pavyzdžiui, lustų sukravimą per silicio vamzdelius (TSV), skirtus keliems lustų sluoksniams gaminti; ir nauji medžiagų nusodinimo ir pašalinimo įrankiai. Kompanijos, įskaitant taikomąsias medžiagas, „LAM Research“, „Tokyo Electron“ ir „KLA-Tencor“, stumia savo sprendimus.

Kitose laidos naujienose „SEMI Americas“ prezidentė Karen Savala kalbėjo apie JAV gamybos „renesansą“ ir puslaidininkių pramonės vaidmenį sakydama, kad dabar pramonė sukuria 245 000 tiesioginių darbo vietų ir apie milijoną visų darbo vietų JAV. JAV tiekimo grandinė.

SEMI tikisi, kad šiais metais išlaidos įrangai šiek tiek sumažės, o kitais metais padidės 21 proc., Daugiausia dėl nuolatinių liejyklų išlaidų 20 mln. Gamyklai, naujų NAND blykstės gamybos gamyklų didinimui ir „Intel“ atnaujintoms savo gaminiams Airijoje.