美国在EUV光刻方面做出了努力

小夏 国际 更新 2024-01-31

**:内容由半导体行业观察(ID:icbank)从TimesUnion编译,谢谢。

随着美国商务部完成其可能希望建立一个价值110亿美元的新联邦计算机芯片制造研究中心的地点清单,很难不将奥尔巴尼列为首选。

虽然纽约州美国参议院多数党领袖查尔斯·舒默(Charles Schumer)可能对奥尔巴尼的崛起负有最大责任,但毕竟他起草了520亿美元的CHIPS和科学法案,该法案将为新的CHIPS中心提供资金——纽约州州长凯西宣布计划于12月11日在奥尔巴尼纳米技术公司建造一个价值100亿美元的新计算机芯片光刻中心, 从而大大提高了奥尔巴尼的候选资格。

Hochul参与了新研究中心的建设,该中心将位于Albany Nanotech计划的新大楼内,名为NanoFab Reflection,与Schumer和美国参议员Kirsten Gillibrand以及IBM,Micron Technology和其他顶级半导体公司的高管一起。

过去,奥尔巴尼纳米技术公司的此类公告主要集中在首都地区创造就业机会和建设高科技产业。

这次也是这种情况。 例如,新的光刻中心预计将创造700个新工作岗位。 它还将帮助美光扩大其计划在锡拉丘兹以外投资1000亿美元的芯片制造基地。

但还有一个更大的主题在起作用,重点是新中心将在***中发挥的作用,以及不仅在纽约而且在整个美国发展国内计算机芯片产业方面的作用。

在Hochul的新闻发布会上,控制奥尔巴尼纳米技术公司的非营利性实体NYCREATES的首席执行官D**id Anderson说:“我们的战略是使纽约在未来几十年成为创新强国。 我们相信,这个生态系统可以成为该国其他地区和世界其他地区的典范。 ”

《芯片法案》旨在重塑美国计算机芯片制造业,该行业在过去几十年中将大量产量和市场份额输给了亚洲。

虽然个别公司已经根据《芯片法案》申请了补贴,以在美国建立新的芯片工厂,但最大的回报可能是为研究项目预留的110亿美元,包括创建一个新的联邦芯片研究实验室,旨在使美国保持在曲线的顶端。 走在芯片创新的最前沿。

奥尔巴尼纳米技术长期以来一直处于芯片创新的最前沿。 IBM 使用荷兰光刻公司 ASML 制造的世界上最先进的光刻机之一,在奥尔巴尼纳米技术公司实现了最大的芯片突破。 最新、最先进的ASML机器将成为新奥尔巴尼光刻中心的核心。

光刻可能是芯片生产中最重要的制造步骤。 芯片工厂的光刻机将芯片架构的图像投射到制造芯片组件的硅晶圆上。 每个细节都是原子级的,因此光刻机必须非常强大才能蚀刻出如此小的设计。

12月11日,新的光刻中心宣布将使用ASML的下一代光刻机Twinscan EXE:5200,这是一种所谓的高净值紫外扫描仪,预计成本高达3亿美元或4亿美元,相当于一辆大型巴士的大小。

新的 NanoFab Reflection 大楼将耗资超过 4 亿美元,并将有一个 50,000 平方英尺的洁净室来容纳这些机器,计划于 2025 年底交付。 从本质上讲,新的ASML机器将允许芯片公司用比目前生产的更小的功能芯片制造更强大的产品。 作为世界上最早获得该学位的地方之一,奥尔巴尼拥有巨大的优势。

当我们考虑***和制定CHIPS法案的原因时,它是为了保持对研发的控制,并将半导体制造带回美国,“该州经济发展公司帝国发展公司首席运营官凯文·尤尼斯(Kevin Younis)说。 该办公室在接受时代联盟采访时表示。 “这就是通路,它是全球所有先进制造业的关键通路工具。 这个工具对每个人都是必需的。 ”

ASML的尖端扫描仪功能强大,以至于美国和荷兰**都实施了出口管制,试图禁止中国购买。

这是一场争夺主导地位、争夺技术主导地位的竞赛,“Hochul在12月11日的新闻发布会上说。 “这场竞赛的核心是半导体,它是我们电子产品的大脑。 当你这样想时,它是让飞机保持在空中,让你的冰箱保持低温,并保持我们的市场和电网运行的技术。 半导体:“它绝对是我们生活的核心,即使你不会经常考虑它们。 尖端技术正在我们眼前迅速发展。 ”

Hochul不仅仅是在谈论新中心对纽约人或IBM和美光等公司的好处,预计该中心将成为世界上仅有的两个为新的ASML扫描仪提供“开放访问”的机构之一 - 也可能为新的联邦实验室。

我们不仅在谈论创新,而且在谈论地缘政治力量平衡。 这就是赌注所在。 地缘政治力量平衡,“Hochul补充道。 “美国曾经主导着这个行业。 我们过于依赖来自中国大陆、韩国和台湾等地的芯片和组件。 因此,这对技术创新、经济增长和独立产生了巨大影响。

舒默非常直接地谈到了奥尔巴尼在纳米技术的新光刻中心将如何帮助奥尔巴尼建立一个国家芯片实验室。

舒默说:“这项重大投资将为我作为《芯片和科学法案》中创建的国家半导体技术中心的最终荣誉奠定基础。 联邦**将在未来几个月内指定一个国家半导体技术中心,我敢打赌它将设在奥尔巴尼,我不会停止利用我作为多数党领袖的影响力来确保这种情况发生。 我们会成功的。 我们正在敲门。 ”

支撑芯片创新的机器

为我们的生活提供动力的计算机正变得越来越复杂,需要更强大的芯片。 在过去的十年中,制造芯片的标准系统一直是ASML制造的EUV光刻机。 它们使IBM和其他公司能够将晶体管的尺寸缩小到几纳米,比单股线薄数万倍。 通过这些机器,IBM 正在展示从 7nm 到采用 2nm 纳米片技术的最新创新芯片的路径。 2纳米纳米片技术在指甲盖大小的单个芯片上容纳了令人印象深刻的500亿个晶体管。

然而,要以如此小的尺寸打印芯片电路,需要如此精确的激光分辨率,以至于即使是目前的机器也很难以有利于大规模生产的方式做到这一点。 随着工业智能化等技术的不断进步,毫无疑问,我们迟早会需要更强大的芯片。 为了构建这些,我们需要新的工具和一个可以打印更小功能的生态系统,使它们成为现实。

早些时候,纽约州州长Kathy Hochul宣布在奥尔巴尼纳米技术综合体(Albany Nanotechnology Complex)建立高NA EUV中心,这是一个尖端的半导体研究所,IBM是该中心的主要成员。 这将是北美第一个也是唯一一个拥有高数值孔径极紫外(高NA EUV)光刻系统的公有研发中心。 ASML的这台机器可以执行一项新技术,为开发和生产节点甚至小于2nm的芯片铺平道路。 该机器使用超出光谱紫外端的激光在微尺度上蚀刻电路路径。

新系统将位于奥尔巴尼纳米技术综合体内,二十多年来,IBM、纽约州以及众多行业和学术合作伙伴一直在创造半导体的未来。

纽约州和行业合作伙伴将投资100亿美元建立高数值孔径EUV中心,其中包括在奥尔巴尼纳米技术综合体建造一个名为NanoFab Reflection的新设施,以及购买ASML的5200高数值孔径EUV设备。 这些投资还将支持已经蓬勃发展的生态系统的扩展,并继续增强该公司突破计算能力极限的能力。

NanoFab Reflection将包含50,000平方英尺的新洁净室空间,有可能在该地区创造大量就业机会,同时为美国半导体研究和生产创造未来。 该综合体的新建筑将于 2024 年破土动工。

IBM将在保持该工具的正常运行方面发挥重要作用,并与中央合作伙伴合作,构建新的高数值孔径EUV机器,以生产更先进的芯片。

大约十年前,IBM 研究院在奥尔巴尼的同一综合体中使用了世界上第一台 EUV 机器之一来设计一种工艺,以确保 EUV 光刻技术可用于大规模生产先进芯片,首先是 7 纳米,然后是 5 纳米芯片工艺。 Albany 目前的系统于 2020 年安装,是 IBM 在 2021 年开发全球首款 2 纳米节点芯片的关键。

High NA EUV中心的成立意味着IBM将成为世界上首批使用这一强大新工具的公司之一,来自世界各地的一些最具创新性的公司和机构现在也将可以使用最新的半导体研究工具。 现有的纳米技术综合体成员,包括东京电子和应用材料公司,将与日本的Rapidus等国际合作伙伴一起获得新的EUV机器。

奥尔巴尼纳米技术公司的新型EUV工具在安装在制造设施中时,将与未来的高数值孔径EUV工具相同。 这将有助于确保奥尔巴尼纳米技术发明的工艺和设计可以嵌入到未来几代电子设备中。

奥尔巴尼纳米技术中心的公私合作生态系统是该中心独特的关键方法之一。 “这些扩大的伙伴关系代表了全球技术发展的强大新共享平台,并将成为美国与其盟国之间扩大国际合作的基础,”Hochul办公室在一份新闻稿中说。 ”

几十年来,基于激光的光刻技术一直是大规模设计和生产芯片的关键。 现有的EUV机器虽然在过去十年中支持半导体工艺开发,但无法达到将亚2nm节点图案化为芯片所需的分辨率,从而促进了大规模生产。 这些机器可以非常精确——这就是 IBM 开发第一个工作 2nm 节点的方式——但使用 EUV 光需要三到四倍,而不是一次。 这与减小特征尺寸相关的其他问题意味着研究人员需要考虑一种新方法。 解决方案是所谓的高数值孔径(或高数值孔径)EUV光刻。

这种新方法在功能上与EUV光刻的物理过程相同,但顾名思义,光学元件更大,可以在晶圆上打印更高分辨率的图案。 如果您曾经使用过专业相机,您就会知道增加数值光圈会导致更清晰的焦点,但这也意味着更浅的景深。 高数值孔径EUV光刻也是如此。

研究人员必须确保光刻中使用的光刻胶材料实际上可以在这些较小的尺寸下分辨,并解决较浅的焦深可能带来的挑战。 例如,图案不得有任何模糊,因为这会导致蚀刻芯片不准确。 此外,用于打印这些图案的蒙版也必须不断发展,以支持这些较小的特征。 与第一代EUV相比,高数值孔径EUV将是更复杂的机器,学习如何利用它将推动未来十年的半导体创新。

正如EUV需要生态系统整合一样,需要深入的合作和伙伴关系才能将高资产净值EUV光刻技术投入生产。 奥尔巴尼纳米技术综合体的高数值孔径EUV中心将成为推动半导体发展的催化剂。

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