Intel, AMD y NVIDIA fabricarán sus nuevos chips con lentes anamórficas

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20/06/2022

El futuro ya está escrito y vamos camino de él. Hemos de dejar atrás los transistores FinFET y meternos de lleno en GAA, pero a su vez tenemos que crear nuevos procesos litográficos que estén fabricados con tecnologías más novedosas. El primer paso es avanzar hacia los chips con la llamada EUV High-NA, pero aunque la tecnología está a punto de ser terminada, ASML ha mostrado las dificultades que tendrán tanto TSMC (AMD y NVIDIA) como Intel para crear los nuevos chips y cómo se ha solucionado.

Los cambios son sustanciales, el reto es impresionante y hablamos de la tecnología más puntera del mundo, nadie se le acerca siquiera, es lo mejor de lo mejor a nivel planetario y todo, como suele pasar siempre en estos casos, se va hacia la óptica de los escáneres de ASML.

El problema de los chips con EUV High-NA frente a EUV "tradicional"

Seguro que sabemos que un chip, sea de CPU o de GPU, APU o similar, está creado con varias capas y con varias máscaras, donde estas se graban mediante un haz de luz láser ultra violeta extrema (EUV)

Reducir la capacidad de grabado para poder crear transistores más pequeños en el mismo espacio es la clave de todo chip actual y pasado, pero enfrenta retos y en el caso de EUV más.

Según hemos podido saber a través de la propia ASML, cada máscara de grabado para EUV tiene una serie de MoSI o multicapas de monosilicio las cuales al ser atravesadas por el haz de luz ultravioleta presentan una serie de reflexiones, reflejos para que nos entendamos, por lo que llegar a la última capa es muy complicado y si el chip tiene demasiadas lo hace imposible.

EUV logra un 60% de media en cuanto a reflejos, los cuales se amplían o reducen según la cantidad de grados de incisión del láser contra la máscara y oblea. Como seguro sabemos, EUV trabaja a una longitud de onda de 0,33 NA, pues bien, a partir de 11 grados las reflexiones son de tal calibre que hacen imposible el grabado y, por lo tanto, es el límite de esta tecnología y con dicha longitud de onda.

Entonces, ¿qué ocurre con esta tecnología y sus 0,55?

Pues aquí llega la magia que tendrán los futuros chips de Intel, NVIDIA y AMD (entre otras compañías), ya que ASML se ha sacado de la chistera una solución tan sencilla de comprender como difícil de implementar: una lente anamórfica.

Para llegar a una longitud de onda de 0,55 NA, donde esta apertura de lente solo es posible si se incide en la máscara y oblea con un ángulo de 18º, lo cual no permite precisión como tal. El problema por lo tanto es que se tiene que enfocar por debajo de 10º, así que la nueva lente anamórfica logra mantener una separación entre haces de 8º mientras queda uno de ellos se queda en 9º, lo cual mejora la reflexión por cada grabado.

El problema, lógicamente, es que una vez se ha creado dicha lente anamórfica (de la cual no sabemos nada más) es que grabar con mayor precisión requiere más tiempo y por lógica salen menos obleas por hora.

Aquí entran en juego dos conceptos distintos: Half Field y Full Field, los cuales hacen referencia al tamaño medio de un chip en mm2 en el caso del primero (350 mm2), mientras que el segundo da como resultado el tamaño de troquel completo en área, es decir, el tamaño máximo de chip que se podría crear (850 mm2).

El rendimiento de un escáner se mide en WPH, o dicho de otra manera, en obleas por hora (no confundir con chips por hora) donde con EUV High-NA tendríamos 220

un número inferior por ahora al que se consigue con EUV, así que, por lo tanto, los chips serán más caros si sumamos la complejidad de grabado, el menor rendimiento y además el precio de cada escáner (+-400 millones de dólares).

Lo bueno de esto es que hemos conseguido romper la primera barrera hacia la reducción sostenida de la litografía, veremos a ver cuando bajemos del átomo qué medidas tiene que tomar ASML y con qué tecnología nos sorprende.