ABD merkezli bir girişim şirketi yarı iletken üretiminde çığır açacak yeni bir litografi teknolojisi geliştirdi. Bu teknoloji çip üretiminde kullanılan mevcut yöntemlere göre hem daha ucuz hem de daha yüksek çözünürlük sağlayarak ülkenin yarı iletken üretiminde yeniden küresel liderliğe dönmesini sağlayabilir.
Yeni litografi teknolojisi, çip yarışını baştan yazıyor
Günümüzün en gelişmiş çipleri milyarlarca transistörü milimetrekaresi başına sığdırmak için Aşırı Ultraviyole (EUV) litografi sistemlerine ihtiyaç duyuyor. Bu makineler 13,5 nanometrelik kısa dalga boylarıyla çip üzerindeki devre desenlerini silikon plakalar üzerine işliyor. 3 nm üretim süreciyle üretilen bir işlemcinin içinde 20 ila 30 milyar arasında transistör bulunabiliyor. Bu kadar karmaşık bir yapının üretimi yalnızca EUV teknolojisiyle mümkün hale geliyor.
Bir EUV makinesinin fiyatı 150 ila 200 milyon dolar arasında değişiyor. Geleceğin çipleri içinse yeni nesil High-NA EUV sistemleri gerekiyor. Bu makinelerin maliyeti 350 ila 380 milyon dolar arasında ve çözünürlükte büyük fark yaratan 0.55 sayısal açıklık (NA) değerine sahip. Mevcut Low-NA sistemlerde bu değer 0.33’tü. Ancak bu teknolojiyi yalnızca Hollandalı ASML üretiyor ve ABD yaptırımları nedeniyle Çin’e satış yapılmıyor.
Bu durum çip üretiminde tek tedarikçiye bağımlılığı artırırken ABD’de yeni çözümler geliştirilmesini de hızlandırdı. Substrate adlı bir Amerikan girişimi X-ışını litografi (XRL) adı verilen yeni bir yöntem geliştirdiğini açıkladı. Bu teknoloji ışık kaynağı olarak parçacık hızlandırıcılarından faydalanıyor ve EUV sistemleriyle yarışabilecek çözünürlükte üretim yapılabileceğini gösteriyor.
Substrate, geliştirdiği sistemlerin ASML’in 2 nm sınıfı üretim standardına eşdeğer çözünürlük sunacağını ve 2030’dan önce daha düşük maliyetle çalışabileceğini belirtti. Şirket, “Hızlandırıcılarımız, güneşten milyarlarca kat daha parlak ışık demetleri üretiyor. Bu ışık, yeni optik ve mekanik sistemlerle birleşerek gelişmiş yarı iletken üretiminde gereken en küçük devre detaylarını oluşturmamızı sağlıyor” açıklamasında bulundu.
XRL teknolojisinde, proton, elektron ve iyon gibi atom altı parçacıklar ışık hızına yakın bir seviyeye kadar ivmelendiriliyor. Bu süreçte ortaya çıkan yüksek enerjili ışık, litografi ekipmanına yönlendirilerek çip üzerindeki desenlerin olağanüstü hassasiyetle basılmasını sağlıyor. Şirket, sistemin mevcut EUV’lere kıyasla daha düşük işletme maliyetine sahip olacağını da vurguluyor.
Bu gelişme Moore Yasası açısından da kritik öneme sahip. Intel’in kurucularından Gordon Moore’un ortaya koyduğu bu yasa, entegre devrelerdeki transistör yoğunluğunun her iki yılda bir ikiye katlandığını öngörüyor. Substrate, geliştirdiği X-ışını litografi teknolojisiyle bu trendin sürmesini hedefliyor. Şirketin açıklamasına göre XRL, gelecekteki daha karmaşık üretim süreçlerinde de kullanılabilecek.
Yarı iletken endüstrisinin bir başka prensibi olan Rock Yasası, ileri seviye çip fabrikalarının maliyetinin her dört yılda bir ikiye katlandığını ifade ediyor. 2010’ların başında 5 milyar dolara mal olan bir tesisin bugün 25 milyar doların üzerine çıktığı biliniyor. Bu durum maliyeti azaltan ve üretimi hızlandıran her yeni teknolojiyi stratejik hale getiriyor.
