美國在EUV光刻方面做出了努力

Mondo 國際 更新 2024-01-31

**:內容由半導體行業觀察(ID:icbank)從TimesUnion編譯,謝謝。

隨著美國商務部完成其可能希望建立乙個價值110億美元的新聯邦計算機晶元製造研究中心的地點清單,很難不將奧爾巴尼列為首選。

雖然紐約州美國參議院多數黨領袖查爾斯·舒默(Charles Schumer)可能對奧爾巴尼的崛起負有最大責任,但畢竟他起草了520億美元的CHIPS和科學法案,該法案將為新的CHIPS中心提供資金——紐約州州長凱西宣布計畫於12月11日在奧爾巴尼奈米技術公司建造乙個價值100億美元的新計算機晶元光刻中心, 從而大大提高了奧爾巴尼的候選資格。

Hochul參與了新研究中心的建設,該中心將位於Albany Nanotech計畫的新大樓內,名為NanoFab Reflection,與Schumer和美國參議員Kirsten Gillibrand以及IBM,Micron Technology和其他頂級半導體公司的高管一起。

過去,奧爾巴尼奈米技術公司的此類公告主要集中在首都地區創造就業機會和建設高科技產業。

這次也是這種情況。 例如,新的光刻中心預計將創造700個新工作崗位。 它還將幫助美光擴大其計畫在錫拉丘茲以外投資1000億美元的晶元製造基地。

但還有乙個更大的主題在起作用,重點是新中心將在***中發揮的作用,以及不僅在紐約而且在整個美國發展國內計算機晶元產業方面的作用。

在Hochul的新聞發布會上,控制奧爾巴尼奈米技術公司的非營利性實體NYCREATES的首席執行官D**id Anderson說:“我們的戰略是使紐約在未來幾十年成為創新強國。 我們相信,這個生態系統可以成為該國其他地區和世界其他地區的典範。 ”

《晶元法案》旨在重塑美國計算機晶元製造業,該行業在過去幾十年中將大量產量和市場份額輸給了亞洲。

雖然個別公司已經根據《晶元法案》申請了補貼,以在美國建立新的晶元工廠,但最大的回報可能是為研究專案預留的110億美元,包括建立乙個新的聯邦晶元研究實驗室,旨在使美國保持在曲線的頂端。 走在晶元創新的最前沿。

奧爾巴尼奈米技術長期以來一直處於晶元創新的最前沿。 IBM 使用荷蘭光刻公司 ASML 製造的世界上最先進的光刻機之一,在奧爾巴尼奈米技術公司實現了最大的晶元突破。 最新、最先進的ASML機器將成為新奧爾巴尼光刻中心的核心。

光刻可能是晶元生產中最重要的製造步驟。 晶元工廠的光刻機將晶元架構的影象投射到製造晶元組件的矽晶圓上。 每個細節都是原子級的,因此光刻機必須非常強大才能蝕刻出如此小的設計。

12月11日,新的光刻中心宣布將使用ASML的下一代光刻機Twinscan EXE:5200,這是一種所謂的高淨值紫外掃瞄器,預計成本高達3億美元或4億美元,相當於一輛大型巴士的大小。

新的 NanoFab Reflection 大樓將耗資超過 4 億美元,並將有乙個 50,000 平方英呎的潔淨室來容納這些機器,計畫於 2025 年底交付。 從本質上講,新的ASML機器將允許晶元公司用比目前生產的更小的功能晶元製造更強大的產品。 作為世界上最早獲得該學位的地方之一,奧爾巴尼擁有巨大的優勢。

當我們考慮***和制定CHIPS法案的原因時,它是為了保持對研發的控制,並將半導體製造帶回美國,“該州經濟發展公司帝國發展公司首席運營官凱文·尤尼斯(Kevin Younis)說。 該辦公室在接受時代聯盟採訪時表示。 “這就是通路,它是全球所有先進製造業的關鍵通路工具。 這個工具對每個人都是必需的。 ”

ASML的尖端掃瞄器功能強大,以至於美國和荷蘭**都實施了出口管制,試圖禁止中國購買。

這是一場爭奪主導地位、爭奪技術主導地位的競賽,“Hochul在12月11日的新聞發布會上說。 “這場競賽的核心是半導體,它是我們電子產品的大腦。 當你這樣想時,它是讓飛機保持在空中,讓你的冰箱保持低溫,並保持我們的市場和電網執行的技術。 半導體:“它絕對是我們生活的核心,即使你不會經常考慮它們。 尖端技術正在我們眼前迅速發展。 ”

Hochul不僅僅是在談論新中心對紐約人或IBM和美光等公司的好處,預計該中心將成為世界上僅有的兩個為新的ASML掃瞄器提供“開放訪問”的機構之一 - 也可能為新的聯邦實驗室。

我們不僅在談論創新,而且在談論地緣政治力量平衡。 這就是賭注所在。 地緣政治力量平衡,“Hochul補充道。 “美國曾經主導著這個行業。 我們過於依賴來自中國大陸、南韓和台灣等地的晶元和元件。 因此,這對技術創新、經濟增長和獨立產生了巨大影響。

舒默非常直接地談到了奧爾巴尼在奈米技術的新光刻中心將如何幫助奧爾巴尼建立乙個國家晶元實驗室。

舒默說:“這項重大投資將為我作為《晶元和科學法案》中建立的國家半導體技術中心的最終榮譽奠定基礎。 聯邦**將在未來幾個月內指定乙個國家半導體技術中心,我敢打賭它將設在奧爾巴尼,我不會停止利用我作為多數黨領袖的影響力來確保這種情況發生。 我們會成功的。 我們正在敲門。 ”

支撐晶元創新的機器

為我們的生活提供動力的計算機正變得越來越複雜,需要更強大的晶元。 在過去的十年中,製造晶元的標準系統一直是ASML製造的EUV光刻機。 它們使IBM和其他公司能夠將電晶體的尺寸縮小到幾奈米,比單股線薄數萬倍。 通過這些機器,IBM 正在展示從 7nm 到採用 2nm 奈米片技術的最新創新晶元的路徑。 2奈米奈米片技術在指甲蓋大小的單個晶元上容納了令人印象深刻的500億個電晶體。

然而,要以如此小的尺寸列印晶元電路,需要如此精確的雷射解像度,以至於即使是目前的機器也很難以有利於大規模生產的方式做到這一點。 隨著工業智慧型化等技術的不斷進步,毫無疑問,我們遲早會需要更強大的晶元。 為了構建這些,我們需要新的工具和乙個可以列印更小功能的生態系統,使它們成為現實。

早些時候,紐約州州長Kathy Hochul宣布在奧爾巴尼奈米技術綜合體(Albany Nanotechnology Complex)建立高NA EUV中心,這是乙個尖端的半導體研究所,IBM是該中心的主要成員。 這將是北美第乙個也是唯一乙個擁有高數值孔徑極紫外(高NA EUV)光刻系統的公有研發中心。 ASML的這台機器可以執行一項新技術,為開發和生產節點甚至小於2nm的晶元鋪平道路。 該機器使用超出光譜紫外端的雷射在微尺度上蝕刻電路路徑。

新系統將位於奧爾巴尼奈米技術綜合體內,二十多年來,IBM、紐約州以及眾多行業和學術合作夥伴一直在創造半導體的未來。

紐約州和行業合作夥伴將投資100億美元建立高數值孔徑EUV中心,其中包括在奧爾巴尼奈米技術綜合體建造乙個名為NanoFab Reflection的新設施,以及購買ASML的5200高數值孔徑EUV裝置。 這些投資還將支援已經蓬勃發展的生態系統的擴充套件,並繼續增強該公司突破計算能力極限的能力。

NanoFab Reflection將包含50,000平方英呎的新潔淨室空間,有可能在該地區創造大量就業機會,同時為美國半導體研究和生產創造未來。 該綜合體的新建築將於 2024 年破土動工。

IBM將在保持該工具的正常執行方面發揮重要作用,並與中央合作夥伴合作,構建新的高數值孔徑EUV機器,以生產更先進的晶元。

大約十年前,IBM 研究院在奧爾巴尼的同一綜合體中使用了世界上第一台 EUV 機器之一來設計一種工藝,以確保 EUV 光刻技術可用於大規模生產先進晶元,首先是 7 奈米,然後是 5 奈米晶元工藝。 Albany 目前的系統於 2020 年安裝,是 IBM 在 2021 年開發全球首款 2 奈米節點晶元的關鍵。

High NA EUV中心的成立意味著IBM將成為世界上首批使用這一強大新工具的公司之一,來自世界各地的一些最具創新性的公司和機構現在也將可以使用最新的半導體研究工具。 現有的奈米技術綜合體成員,包括東京電子和應用材料公司,將與日本的Rapidus等國際合作夥伴一起獲得新的EUV機器。

奧爾巴尼奈米技術公司的新型EUV工具在安裝在製造設施中時,將與未來的高數值孔徑EUV工具相同。 這將有助於確保奧爾巴尼奈米技術發明的工藝和設計可以嵌入到未來幾代電子裝置中。

奧爾巴尼奈米技術中心的公私合作生態系統是該中心獨特的關鍵方法之一。 “這些擴大的夥伴關係代表了全球技術發展的強大新共享平台,並將成為美國與其盟國之間擴大國際合作的基礎,”Hochul辦公室在乙份新聞稿中說。 ”

幾十年來,基於雷射的光刻技術一直是大規模設計和生產晶元的關鍵。 現有的EUV機器雖然在過去十年中支援半導體工藝開發,但無法達到將亞2nm節點圖案化為晶元所需的解像度,從而促進了大規模生產。 這些機器可以非常精確——這就是 IBM 開發第乙個工作 2nm 節點的方式——但使用 EUV 光需要三到四倍,而不是一次。 這與減小特徵尺寸相關的其他問題意味著研究人員需要考慮一種新方法。 解決方案是所謂的高數值孔徑(或高數值孔徑)EUV光刻。

這種新方法在功能上與EUV光刻的物理過程相同,但顧名思義,光學元件更大,可以在晶圓上列印更高解像度的圖案。 如果您曾經使用過專業相機,您就會知道增加數值光圈會導致更清晰的焦點,但這也意味著更淺的景深。 高數值孔徑EUV光刻也是如此。

研究人員必須確保光刻中使用的光刻膠材料實際上可以在這些較小的尺寸下分辨,並解決較淺的焦深可能帶來的挑戰。 例如,圖案不得有任何模糊,因為這會導致蝕刻晶元不準確。 此外,用於列印這些圖案的蒙版也必須不斷發展,以支援這些較小的特徵。 與第一代EUV相比,高數值孔徑EUV將是更複雜的機器,學習如何利用它將推動未來十年的半導體創新。

正如EUV需要生態系統整合一樣,需要深入的合作和夥伴關係才能將高資產淨值EUV光刻技術投入生產。 奧爾巴尼奈米技術綜合體的高數值孔徑EUV中心將成為推動半導體發展的催化劑。

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