Japonští vědci: Částicový urychlovač je řádově výkonnější náhrada EUV zdrojů
EUV litografie sice umožnila posunout polovodičovou výrobu o krok vpřed, ale přinesla s sebou několik nových problémů. Jedním z nich je výkon samotného světelného zdroje, který oproti starším technologiím klesl, což má za následek mimo jiné snížení výrobních kapacit (osvit při nižším výkonu trvá déle, takže se za jednotku času vyrobí méně waferů). To byl jeden důvodů, proč se první výrobní procesy počítající s výraznějším nasazením EUV nesetkaly s úspěchem (7nm Samsung, N7+ TSMC) a naopak dobře dopadly ty, které EUV nasadily opatrně, pouze na velmi omezený počet vrstev, u kterých měla tato technologie nejcitelnější přínos (6nm TSMC nebo střídmé použití při výrobě pamětí).
Výkon EUV zdrojů sice postupem času roste, společnost ASML, která je dodává, se již dostala na 500 wattů, ale velmi dobře si uvědomuje, že ani to není žádný svatý grál a plánuje další navyšování. Aktuálně hledá cesty k 1000W řešení. Provoz nástrojů s výkonnějšími zdroji zase výrazně navyšuje provozní náklady, což znamená vyšší ceny finálních čipů.
Japonská High Energy Accelerator Research Organization (KEK) navrhuje alternativu. Konkrétně nasazení laserů (FEL, Free Electron Lasers) generovaných pomocí ERL (Energy Recovery Linac, plně rozepsáno Energy Recovery Linear Accelerator). Zásadní výhodou lineárního urychlovače je, že s ním podle KEK lze dosáhnout EUV výkonu až 10 kilowattů, což je na dvacetinásobku nejvýkonnějších produktů společnosti ASML. Jednou z nevýhod jsou velké rozměry. KEK ale lineární urychlovač nevnímá jako součást každé výrobní linky, ale jako zdroj světla, který by zásoboval více linek, tedy od kterého by světlo bylo rozváděno továrnou k jednotlivým linkám. Logicky by tedy jeden urychlovač stačil pro 20 linek o výkonu 500 wattů, 10 linek o výkonu 1000 wattů, 5 linek o výkonu 2000 wattů a tak dále.
Další velkou výhodou by byly provozní náklady, které jsou v případě urychlovače podstatně nižší než u stávajících zdrojů světla o stejném úhrnném výkonu. Roční náklady na provoz by se pohybovaly kolem $25 milionů, což má být oproti současným technologiím podstatně levnější.
Když KEK v roce 2021 začala koketovat s myšlenkou nasazení lineárního urychlovače v polovodičové výrobě, odhadovala cenu kolem $260 milionů, což je asi o $50 milionů dražší než aktuální cena jednoho řešení od ASML. Jsou tu však dva zásadní rozdíly: Na jednu stranu je urychlovač řádově výkonnější, na druhou stranu jde pouze o zdroj světla, zatímco přístroj od ASML je kompletní řešení.
Nasazení lineárních urychlovačů je v současnosti spíše na úrovni myšlenek a projekcí, zbývá totiž vyřešit různé problémy a to jak rozvod světla k výrobním linkám (na 10kW EUV paprsek v současnosti nejsou zrcadla), tak konstrukci samotného urychlovače, protože experimentální řešení, se kterým KEK pracuje, není postaveno na generování EUV (aktuálně se využívá 13,5 nm), ale infračerveného paprsku (20 μm).