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Crear una fuente de luz potente, confiable y fabricable para herramientas modernas de impresión de fabricación de chips es uno de los desafíos más complejos en la industria presente. Entre todos los fabricantes de sistemas Litho, solo ASML ha creado con éxito la luz EUV para imprimir las características más pequeñas del chip, pero una startup tiene una nueva idea radical para cambiar el status quo.
Sin retención, Semiconductor de inmersiónuna startup con sede en San Francisco respaldada por la firma de renta de peligro Y Combinator, tiene planes de desarrollar una fuente de luz basada en un acelerador de partículas compacta, lo que afirma que sería 33 veces más potente que la tecnología existente de ASML y podría allanar el camino para producir características de chips más finas.
En el corazón de la tecnología de semiconductores de inversión hay un acelerador de partículas ‘mesa’ que es 1000x más pequeña que los aceleradores de partículas tradicionales y, sin retención, puede ofrecer una potencia de salida de hasta 10 kW. A pesar de sus pequeñas dimensiones, la inversión afirma que su fuente de luz, aprovechando el Celeridad láser de Wakefield (LWFA) El método puede acelerar la fabricación de articulaciones por 15 veces (suponiendo que un sistema de impresión de una fuente de luz de 10 kW) o las herramientas de fabricación de articulaciones múltiples sean simultáneamente, reduciendo así los costos.
Sin retención, existen desafíos importantes para la inicio en ciernes, ya que este tipo específico de acelerador requiere láseres de clase Petawatt, que son costosos y con escasez de energía. Adicionalmente, a menos que el semiconductor de inversión colabore con ASML (o quizás otros fabricantes de máquinas de impresión), necesitaría desarrollar sus propios sistemas de impresión y crear un nuevo ecosistema para sus escáneres, que es un esfuerzo costoso y que requiere mucho tiempo y costoso.
Hexaedro que el semiconductor de inversión no tiene experiencia en la construcción de herramientas fabulosas de producción de suspensión bombeo 24/7, las ambiciones de la compañía son elevadas, y no hay fianza de que cumpla la promesa que está haciendo en papel.
10 veces más hambriento de energía que ASML
El semiconductor de inversión fue fundado en 2024 por Rohan Karthik (CEO) y Daniel Vega (CTO), quienes tienen títulos de habilidad en ingeniería mecánica y física aplicada. La compañía está respaldada por Y Combinator. El objetivo del semiconductor de inversión es desarrollar una fuente de luz compacta de suspensión rendimiento basada en un acelerador de partículas que ofrezca una potencia de salida de 10 kW, que es 10 veces más poderosa que lo que ASML planea obtener en la próxima lapso.
Este acelerador de partículas podría producir láseres con longitudes de onda entre 20 nm y 6.7 nm, incluida la luz de 13.5 nm utilizada por ASML para las herramientas de impresión EUV y High-NA EUV hoy.
La luz con una largo de onda de menos de 10 Nm se flama rayos X suave, que actualmente no se usa para la producción de chips conveniente a sus altas tasas de filtración por la mayoría de los materiales. Entonces, si aceptablemente las longitudes de onda de menos de 10 Nm no se utilizan actualmente en la producción de chips, podría ser un campo prometedor para la investigación en el futuro a espléndido plazo.
Las ambiciones de inversión no terminan con el ampliación de solo una fuente de luz, sino que abarcan todo el camino en dirección a la construcción de herramientas de impresión completas para competir directamente contra ASML.
El uso de aceleradores de partículas como fuentes de luz para herramientas de impresión es un tema ampliamente discutido e investigado en la industria, pero la inversión de semiconductores planea usar lo que flama ‘aceleradores de partículas de mesa que pueden acelerar los electrones a las energías extremadamente altas durante centímetros, en punto de los kilómetros, como se ve en los aceleradores como el colider de cerna de Cerner usado por Cern.
Sumar en las olas de Wakefield
La inmersión tiene la intención de usar aceleradores que se basan en la técnica de velocidad de Wakefield láser (LWFA), que es significativamente diferente en comparación con los métodos utilizados por ASML y CERN. LWFA utiliza potentes pulsos láser intolerante Short (femtosegundo a escalera) que interactúan con plasma, que consisten en electrones libres e iones cargados positivamente.
Cuando un pulso láser intenso viaja a través del plasma, crea fuertes campos eléctricos al apartar electrones y gestar ondas de plasma, o ‘Wakefields’ detrás de él. Los electrones pueden quedarse atrapados y acelerados rápidamente interiormente de estas olas, ganando energía sustancial en una distancia muy corta a medida que regresan a su posición llamativo. La onda de plasma acelera electrones en campos que son 100 a 1000 veces más fuertes que los encontrados en un acelerador convencional, según el Imperial College London.
Los electrones acelerados se pueden usar para varias aplicaciones prácticas, incluidas fuentes de rayos X compactas y impresión de semiconductores, solo por nombrar algunas. A diferencia de las fuentes EUV tradicionales, el método LWFA genera radiación que es coherente, monocromática y precisamente sintonizable, lo que permite longitudes de onda de más de 13.5 nm (p. Ej.
El mecanismo de LWFA acelera los electrones a las energías que alcanzan múltiples voltios de electrones giga (GEV) en distancias tan cortas como unos pocos centímetros, así que en miniatura de sistemas de velocidad de electrones de entrada energía drásticamente, desde grandes instalaciones hasta dispositivos de tamaño de tabletas, lo que podría provocar una innovación adicional para la industria semiconductor.
El progreso del semiconductor de inmersión hasta la vencimiento incluye establecer un pequeño laboratorio láser interiormente de las oficinas de combinadores Y para desarrollar nuevas técnicas de estabilización con láser y construir prototipos iniciales de LWFA capaces de producir radiación de largo de onda corta. Todavía se han asociado con el Laboratorio Franquista de Lawrence Berkeley y el Centro Bella para colaborar en el plan Bella-Lux, centrándose en refinar la estabilidad del láser y mejorar la concepción de luz adecuada para el uso de semiconductores.
El objetivo inmediato de la compañía es desarrollar Starlight: una fuente de luz de entrada potencia y sintonizable capaz de producir 1 kW de luz de rayos X suave en el rango de largo de onda de 20 nm a 6 nm. Si tiene éxito, el dispositivo podría encontrar uso en aplicaciones como imágenes de rayos X industriales e inspección de máscara de semiconductores. Según Inmersion Semiconductor, empresas como Tesla y Materiales aplicados han expresado interés en estos desarrollos en etapas iniciales.
Paralelamente, la compañía está trabajando en sistemas de espejo avanzados para reflectar y encaminar la luz EUV generada (es sostener, superior a 10 nm), que son necesarias para dirigir la luz con precisión para el patrón de obleas. El primer sistema de impresión basado en esta tecnología, designado Lith-0, estará alimentado por Starlight, con el objetivo de demostrar capacidades prácticas de patrones de obleas de silicio. Sin retención, nadie sabe cuándo se completará el lith-0 del semiconductor de inversión y completamente práctico.
¿Hay alguna advertencia? ¡Muchos!
En el papel, los planes de la impresión de inversión parecen sólidos y el método LWFA para gestar radiación EUV (o luz) parece casi perfecta. Sin retención, hay muchas advertencias.
En primer punto, una cámara de acelerador LWFA puede ser pequeña, pero requiere un sistema láser de clase ultrarrápida de clase Petawatt que son extremadamente complejas, grandes y caras. Entibiar y persistir tales láseres para una operación fabulosa confiable y sin detener es poco que nadie ha probado. Siquiera está claro si la configuración del semiconductor de inmersión puede disparar esos láseres a una tasa de repetición constante por segundo.
En segundo punto, incluso investigadores del Instituto John Adams para Ciencias Acelerador en el Imperial College London conceder que LWFA produce vigas de electrones con una gran propagación de energía (variación en las energías de electrones) y la disconformidad del haz (extensión más amplia de trayectorias) más allá de 1 GEV.
Para la impresión, la luz generada debe ser mucho estable en la largo de onda, la dirección y la coherencia para obtener un patrón preciso y repetible. La inestabilidad se traduce en una resolución deficiente que conduce a la variabilidad del rendimiento y la pérdida de rendimiento.
En tercer punto, mientras que hoy las herramientas basadas en LWFA con un láser con una fuente de luz de 13.5 nm pueden usar espejos y ópticas desarrolladas para las herramientas de ASML Low-NA y High-NA EUV, si se mueven a longitudes de onda más cortas, están preparados para usar nuevos espejos y ópticas. Esto será un problema, por supuesto, si la impresión de inversión en sinceridad decide desarrollar sus propios sistemas de impresión, pero esto significa que tendrá que desarrollar un ecosistema completamente nuevo.
Una cambio más realista podría ser hacer que su fuente basada en LWFA sea compatible con las herramientas existentes de ASML. Sin retención, igualmente hay un problema. La integración de una fuente de luz LWFA con los escáneres de impresión EUV existentes sería confuso, ya que requeriría desarrollar nuevos sistemas de conformación, enfoque y metrología, solo por nombrar algunos desafíos. Si aceptablemente ASML ha resuelto todos los desafíos asociados con sus fuentes de luz del cymer, solo podemos preguntarnos si la compañía está interesada en hacer que sus herramientas funcionen con una aparejo de terceros. En cuanto a otros fabricantes de máquinas Litho, Canon y Nikon, no han rematado ir más allá de los láseres y herramientas de KRF y ARF, respectivamente, por lo que las posibilidades de que logren construir escáneres EUV (o más allá de EUV) son bajos. Adicionalmente, teniendo en cuenta que estamos hablando de una fuente de luz de al menos 1 kW, la industria igualmente necesitará nuevos resistes, pellículos y otros gastos para que todo funcione.
Quizás el decano desafío para la impresión de inversión es que no tiene ninguna experiencia en la producción de herramientas producidas en masa que se diseñen en masa rápidamente que están diseñadas para Fabs que operan las 24 horas, los 7 días de la semana y son mucho compatibles con otros equipos de producción en el edificio.
Esquema
La impresión de inversión tiene como objetivo desarrollar una fuente de luz compacta basada en LWFA que 10 veces más potente que las fuentes de luz EUV actuales de ASML, al tiempo que se dirige incluso a onda más cortas. Inversion dice que sus fuentes de luz serán sintonizables y crearán radiación coherente para el patrón de semiconductores más finos. Finalmente, la compañía tiene como objetivo construir una fuente de luz con un rendimiento de 10 kW (10 veces más potente en comparación con los planes ASML durante la próxima lapso), puede acelerar en gran medida la producción de chips (por 15 veces, la compañía afirma), o potencia de sistemas de impresión múltiple con una fuente de luz, reduciendo así los costos.
Sin retención, existen desafíos importantes, ya que un acelerador basado en LWFA requiere un láser de clase Petawatt, que consume mucha potencia y es costoso. Adicionalmente, a menos que la inversión se una con ASML (un escena poco probable) u otros creadores de herramientas de impresión como Canon y Nikon (igualmente poco probable) y desarrolle sus propios escáneres, tendrá que desarrollar un ecosistema completamente nuevo para sus máquinas, lo cual es de guisa exhaustiva y extremadamente costosa. Adicionalmente, si la compañía sigue este camino, tendrá que aventajar experiencia en la creación y mantenimiento de herramientas fabulosas de entrada producción de suspensión bombeo.
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