Tháng 12 vừa qua, gã khổng lồ công nghệ Hà Lan ASML đã vận chuyển máy in thạch bản High-NA Extreme Ultraviolet (EUV) đầu tiên (EXE:5000) cho Intel. Cỗ máy trị giá 400 triệu USD sẽ đưa ngành công nghiệp bán dẫn lên cấp độ sản xuất chip tiếp theo với nút xử lý từ 2nm trở xuống.
Các máy EUV ban đầu, cũng do ASML sản xuất, là cần thiết để các xưởng đúc chip sản xuất các linh kiện dưới 10nm. Nút quy trình thấp hơn có nghĩa là các bóng bán dẫn nhỏ hơn, nghĩa là có thể chứa nhiều bóng bán dẫn hơn bên trong một con chip. Số lượng bóng bán dẫn của chip càng cao thì nó càng mạnh và/hoặc tiết kiệm năng lượng hơn.
Lý do khiến máy EUV quan trọng đến vậy là vì nó in các mẫu mạch điện trên các tấm silicon mỏng hơn tóc người. Điều này là bắt buộc khi bạn đang xây dựng một con chip có hàng tỷ bóng bán dẫn bên trong. SoC A13 Bionic 7nm, được sử dụng để cung cấp năng lượng cho dòng iPhone 11 năm 2019, chứa 8,5 tỷ bóng bán dẫn. A17 Pro 3nm từng chạy iPhone 15 Pro và iPhone 15 Pro Max có 19 tỷ bóng bán dẫn.
Độ phân giải 8 nm của EXE:5000 có nghĩa là các nhà sản xuất chip có thể đóng gói nhiều bóng bán dẫn hơn vào một con chip. Các bóng bán dẫn nhỏ hơn sẽ tiết kiệm năng lượng hơn – điều đó có nghĩa là các con chip sẽ có thể làm được nhiều việc hơn với ít năng lượng hơn.-ASML
Máy EUV High-NA mới có ống kính khẩu độ số (NA) 0,55 mang lại độ phân giải 8nm so với độ phân giải 13nm (0,33 NA) của máy hiện tại. Điều này có nghĩa là các máy mới có thể in bóng bán dẫn nhỏ hơn 1,7 lần, dẫn đến mật độ bóng bán dẫn lớn hơn 2,9 lần chỉ với một lần phơi sáng. Kết quả? Chip mạnh hơn hoặc tiết kiệm năng lượng hơn. Các máy mới cũng có thể in 185 tấm wafer mỗi giờ, tăng lên 220 tấm vào năm 2025. Con số này so với 160 tấm wafer mỗi giờ có thể được in bằng các máy EUV hiện tại.
Các máy EUV Low-NA hiện tại có thể tạo ra độ phân giải tương tự nhưng chỉ sau khi thực hiện hai lần phơi sáng bằng cách sử dụng khuôn mẫu kép. Tuy nhiên, việc tạo mẫu kép có những rủi ro bao gồm thời gian sản xuất dài hơn và nguy cơ xảy ra lỗi sẽ tăng lên. Nó cũng có thể dẫn đến sự khác biệt về hiệu suất giữa các chip được sản xuất.
ASML nhanh chóng cho bạn biết điều gì có thể xảy ra với việc tạo khuôn kép vì họ muốn các xưởng đúc chi nhiều tiền hơn cho các máy mới hơn. Nhưng nút xử lý N3B của TSMC, được cho là dựa trên mô hình kép, đã được sử dụng để sản xuất bộ xử lý ứng dụng A17 Pro được sử dụng trên tất cả các thiết bị iPhone 15 Pro và iPhone 15 Pro Max do Apple sản xuất và chip M3 được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị cao cấp. Máy Mac. ASML cho biết các khách hàng của họ hiện đang thực hiện nghiên cứu về EUV NA cao.
Cuối cùng, TSMC, Samsung Foundry và những công ty khác sẽ phải gia nhập Intel và bắt đầu thực hiện các khoản đầu tư cần thiết để chuyển sang EUV NA cao. Thời điểm đó có thể sẽ sớm kết thúc khi TSMC và Samsung đang tìm cách bắt đầu sản xuất bán dẫn quy trình 2nm vào năm 2025 và rồi sẽ chuyển sang sản xuất bán dẫn quy trình 1,4nm vào năm 2027.