10.000 elektronstråler muliggør masseproduktion af 22 nm wafers

10.000 elektronstråler muliggør masseproduktion af 22 nm wafers

Internationalt konsortium har netop givet kunstigt åndedræt til Moores lov og fremvist, hvordan chips i fremtiden kan massefremstilles med linjer helt ned til 10 til 14 nm.

Chips med linjer på mellem 10 og 14 nanometer er ikke længere blot en våd drøm hos computerentusiaster, men står måske foran at blive en realitet.

Det er det hollandske selskab Mapper Lithography i Delft, som i samarbejde med blandt andet det franske forskningsinstitut CEA-Leti har fremvist en metode, hvorpå de kan massefremstille wafers i 22 nm ved hjælp af direkte elektron-stråle-litografi.

I den traditionelle chipfremstilling anvender man en fotofølsom polymer på skiver, der belyses gennem en maske med uv-lys. Mønstret kan efterfølgende fremkaldes i forbindelse med en ætsning. Denne metode har været anvendt siden de første integrerede kredsløb, og med udviklingen er metoden blevet rafineret til at kunne fremstille tyndere og tyndere linjer.

Nederlandske Mapper har udviklet elektronstrålelitografi, der anvender 10.000 samtidige elektronstråler. Foto: Mapper

»Men i fremtiden vil vi gerne ned og lave 22 nm linjer eller mindre, og der begynder det at blive rigtig vanskeligt med fotolitografi. Det er i forvejen ekstremt dyrt litografisk udstyr, man bruger for at få den linjebredde frem, som man bruger i dag, og det bliver dyrere og dyrere, jo mindre linjer man skal lave,« siger lektor ved DTU Nanotech Ole Hansen til ing.dk.

Men de udfordringer har Mapper lagt bag sig.

Det er nemlig lykkedes selskabet at udvikle et apparat, der kan arbejde med 10.000 præcise elektronstråler på en gang, hvilket betyder, at de nu kan fremstille én 22 nm-wafer i timen, og ifølge selskabet ligger det lige for at udvide kapaciteten til 10 wafers i timen.

»Hvis de formår det, så er vi henne i nærheden af et produktionsantal, der vil gøre det relevant i forhold til fremstilling af chips, hvor hastighed og pakketæthed er afgørende, eksempelvis når man har brug for rigtig meget regnekraft eller at gemme rigtig mange data,« forklarer Ole Hansen.

Han peger dog på, at et sådan apparat skal arbejde med en uhyre præcision og også anvende avanceret software, der kan løse de nærhedsudfordringer (proximity), der kan være mellem de enkelte linjer, hvor den elektriske strøm i en bane kan få indflydelse på strømmen i en anden.

»Hvis de arbejder med en linjebredde på 22 nm, så skal linjerne placeres absolut korrekt inden for en fjerdedel af det, så der er tale om en tolerance på fem nanometer, så det er virkelig vanskeligt,« siger han.

Selv om Mappers teknologi ser ud til at kunne puste nyt liv i Moores lov, der forudså en fordobling af antallet af transistorer pr. kvadratcentimeter hver 18. måned, så mener Ole Hansen ikke, at den nye teknologi vil komme til at erstatte fotolitografien.

»Det er vanskeligt at sige, hvad der bliver den vindende teknologi, og dødsdommen over optisk litografi er afsagt mange gange. Med jævne mellemrum kommer det frem, at det ikke kan gøres bedre,« siger Ole Hansen.

»Tidligere sagde man, at man ikke kunne lave optisk litografi med en linjebredde under en halv mikrometer, og i dag er man under 50 nanometer, så man skal være forsigtig med at dømme optisk litografi ude. Det er klart, der er store vanskeligheder i at reducere linjebredden yderligere, men der er også store økonomiske interesser i at få det til at ske, fordi optisk litografi er meget bekvemt, hvis det kan lade sig gøre,« siger han.

Ole Hansen peger endvidere på, at Mappers metode er yderst fleksibel og kun vil kræve udskiftning af et dataset for at fremstille en ny type chips, mens hele den litografiske film skal udskiftes ved den eksisterende produktionsmetode.

»Det kan vise sig at være uhyre interessant til mindre serier og applikationsspecifikke kredsløb,« siger han.

Det overordnede projekt, som Mapper og CEA-Leti arbejder på, hedder Imagine, der netop har til formål at udvikle maskeløs waferproduktion.

Projektet har desuden deltagelse af en række af industriens sværvægtere som TSMC og STMicroelectronics samt Nissan Chemical, Dow Chemical, JSR Micro, Synopsys, Mentor Graphics og Tokyo Electron.

Illustrationsvideo af Mappers teknologi (tryk F5, hvis videoen ikke kommer frem):

Dokumentation

Elektronikbranchen.dk: Litografisk gennembrud med elektronstråle
LETI-MAPPER IMAGINE programme: breakthrough achievements on MAPPER’s multibeam tool

Kommentarer (6)

22mn chips med elektronstråler, kunne man lave allerede i 80'erne. Ved 22nm, begyndte man dengang at få problemer. Ikke med lithografien, men med transistorens fysiske funktion. Problemet dengang, var at massefremstille chipsene. Men det blev såmænd også dengang foreslået gjort med 10.000 elektronstråler samtidigt.

  • 0
  • 0