Круг? Прямоугольник!
Тайваньская TSMC развивает новый метод изготовления чипов, в котором вместо обычных круглых пластин-заготовок используются прямоугольные. Круглые пластины, в особенности крупные, по мере миниатюризации технологического процесса создают инженерам все больше проблем, из-за которых снижается процент выхода годных чипов с пластины.
Похоже, один из самых узнаваемых образов полупроводниковой индустрии – круглая пластина-заготовка, на которой литографированы микросхемы, – уже через несколько лет потеряет актуальность. Как сообщает японское издание Nikkei со ссылкой на свои источники в микропроцессорной отрасли, тайваньская TSMC развивает новый метод потокового изготовления чипов, подразумевающий использование не круглых, а прямоугольных пластин-заготовок. На начальном этапе испытаний применяются пластины 515х510 мм (почти квадратные), с которых – в сравнении со стандартными для этой фабрики круглыми заготовками диаметром 300 мм – удается получать втрое больше СБИС того же самого размера.
Круглые пластины, начиная еще с диаметра в 1 дюйм, долгое время были основой мирового полупроводникового производства. Фотолитографический процесс подразумевает, что на заготовку с нанесенным на нее светочувствительным слоем проецируется фотомаска – протравленное на кварцевой пластине «негативное» изображение будущего чипа (расположенных в определенном порядке транзисторов) или отдельного его слоя.
Оптическая система состоит из круглых линз либо зеркал (в случае EUV-литографии), что делает совершенно естественным размещение в фокальной плоскости устройства круглой же заготовки. Сами же чипы в основном прямоугольные, и очевидно, что только по этой причине часть площади круглой заготовки в принципе остается неиспользованной.
Впрочем, по мере миниатюризации технологического процесса круглые пластины, в особенности крупные, создают инженерам все больше проблем: чем дальше от их центра проводится экспонирование фотомаски, тем сильнее проявляют себя краевые эффекты рассеяния световых потоков и тем в целом ниже процент выхода годных чипов с пластины. Нынешний же крайне высокий спрос на сложные микросхемы для ИИ-вычислений требует от чипмейкеров предельной оптимизации производственных процессов – со сведением к минимуму как доли бракованных микросхем на каждой заготовке, так и принципиально не используемой части ее поверхности. Источники Nikkei утверждают, что уже через несколько лет прямоугольные кремниевые пластины заменят круглые, – с учетом чего, скорее всего, придется корректировать инженерный дизайн фотолитографических машин будущих поколений.