Tia cực tím sẽ giúp định luật Moore đứng vững

Thứ ba - 12/04/2016 16:31
  • TP.HCM có chọn phát triển bán dẫn và năng lượng tái tạo?
  • Thị trường chất bán dẫn tăng chậm
  • Thị trường bán dẫn toàn cầu năm nay sẽ tăng trưởng
  • Công nghệ bán dẫn hướng tới tương lai
  • Ngành công nghiệp bán dẫn đang thay đổi nhanh chóng

Rất dễ để nói những tiến bộ trong lĩnh vực điện thoại di động, thiết bị đeo hay những sản phẩm điện tử tiêu dùng khác. Nhưng những tiến bộ về điện toán dựa vào năng lực tính toán của ngành công nghiệp bán dẫn lại không được như thế. Định luật Moore nổi tiếng trong ngành này, phát biểu rằng sức mạnh tính toán sẽ tăng gấp đôi sau mỗi hai năm, nhưng hiện nay định luật này có vẻ không còn đúng nữa vì năng lực tính toán đang chậm lại.

Nhưng có một công cụ quan trọng mà ngành công nghiệp này hy vọng sẽ giải được bài toán giữ nhịp định luật Moore, là công cụ mà các công ty, viện nghiên cứu và nhiều chính phủ trên khắp thế giới đã bỏ ra hàng tỉ USD và nhiều thập niên phát triển, cuối cùng đã được thử nghiệm trong các nhà máy của Samsung, Intel và vài công ty khác. Công nghệ này gọi là in tia cực tím EUV (Extreme ultraviolet lithography), mà các công ty đầu ngành cho rằng công nghệ này có thể được ứng dụng để sản xuất chip số lượng lớn vào đầu năm 2018.  

Tia cực tím sẽ giúp định luật Moore đứng vững 1
Một công cụ demo EUV tại ASML.

lithography hoạt động như công nghệ tráng rọi phim truyền thống, nghĩa là ánh sáng được chiếu qua một lớp phủ vân, lên bề mặt được phủ các hợp chất hóa học để bắt sáng (photoresist). Bước sóng ánh sáng càng ngắn thì độ nét của mẫu vân càng cao. Để có thể đưa ra được những mẫu chip mới, Intel và một số công ty khác đã phải sử dụng nhiều bước phủ vân cho mỗi lớp trong một chip . Mỗi bước như vậy cần nhiều lớp vân nên tốn thêm thời gian, độ phức tạp và cả chi phí. Do vậy, sử dụng bước sóng EUV ngắn có thể giải quyết được bài toán này.

Kenneth Goldberg, phó giám đốc trung tâm X-Ray Optics ở phòng thí nghiệm Quốc gia Mỹ Lawrence Berkeley, phát biểu trong một hội nghị về lithography hồi đầu năm nay tại California, Mỹ: "Tôi không bao giờ nghĩ các nhà khoa học có thể nhận diện và vẽ ra được sóng trọng lực trước khi EUV có thể đưa vào sản xuất". Thực vậy, tạo sản phẩm dựa trên in EUV là dự án rất đắt đỏ, mang tầm quốc tế.

Năm 2011, Intel đã bỏ ra 4 tỉ USD vào ASML, là công ty sản xuất chip Hà Lan. Đầu tư này có vẻ như đã mang lại trái ngọt. ASML mới công bố đã vượt qua được rào cản kỹ thuật lớn nhất, là chuyển được sang ánh sáng EUV có bước sóng ngắn hơn, bởi vì các nguồn sáng cực tím quá mờ. Nguồn sáng mờ có nghĩa là quá trình in lithography phải phơi sáng lâu hơn, hệt như quy trình tráng rọi phim trước đây. Và thời gian lại là tiền bạc.

Đối với ASML, tạo cho nguồn sáng EUV sáng hơn cần đến những kỹ thuật vật lý liên quan đến tia plasma và tia laser, đồng thời phải hiểu tường tận về các chất liệu liên quan đến các tia này. Một tia laser được dùng để làm nóng một lượng kẽm rất nhỏ để biến nó thành plasma. Khi kẽm nguội đi, nó phát ra ánh sáng EUV. Do vậy, chỉ 1% năng lượng mà tia laser đầu tiên chiếu vào cũng đã có thể sinh ra được tia UV. Bằng cách thêm một bước kích xung nữa, ASML có thể chuyển đổi hiệu quả hơn 5 lần. Xung đầu tiên định hình kẽm thành dạng bánh plasma, để từ đó nó hấp thụ năng lượng tốt hơn từ xung thứ hai.

Kỹ thuật này đã đẩy được công suất ánh sáng lên rất nhiều, từ 40 watt năm ngoái lên 200 watt năm nay. Khi ánh sáng mạnh hơn, tốc độ sản xuất sẽ rút ngắn phân nửa, từ 400 wafer một ngày lên 800 đế wafer. Nhưng con số này vẫn còn thấp hơn rất nhiều so với công nghệ hiện nay, là 3.000 wafer mỗi ngày. Nhưng công nghệ hiện nay sẽ chậm lại trong vài năm tới, vì phải qua nhiều bước tạo mẫu hơn và tấm mẫu sẽ đắt đỏ hơn nếu muốn có được những tính năng mới cho chip tương lai.

Các chuyên gia trong ngành cho rằng công nghệ lấy tia EUV tạo mẫu có thể phải mất thêm hai năm nữa mới có thể đưa vào sản xuất rộng rãi. Chris Mack, một chuyên gia EUV, cho rằng: "Tôi khá ngạc nhiên vì chúng ta vẫn chưa từ bỏ EUV, nhưng nghĩ lại là bởi vì chúng ta không còn thay thế nào khác."

Mack ghi nhận những công ty khác, ngoài ASML, vẫn còn rất mơ hồ về cách định thời lượng của EUV. Như công ty sản xuất chip Đài Loan TSMC chỉ cho biết họ sẽ ứng dụng EUV mãi đến năm 2020. Trong khi Intel cho rằng họ cũng đã có vài tiến bộ đáng kể trong mảng nghiên cứu in thạch bản với EUV trong năm vừa qua, nhưng Intel vẫn không xác định được chính xác thời điểm họ đem được công nghệ này vào sản xuất.

Cho dù chưa có những tiến bộ cụ thể, rõ ràng nhưng EUV là tia hy vọng và đáng để ngành công nghiệp chip bán dẫn cậy dựa vào. Vì cuối cùng, ASML cũng đã có được thiết bị để giúp khách hàng của họ chạy thử quy trình này. 

 Từ khóa: in thạch bản

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

  Ý kiến bạn đọc

Thống kê
  • Đang truy cập32
  • Hôm nay4,164
  • Tháng hiện tại65,339
  • Tổng lượt truy cập5,051,693
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây