Любой интресующийся фотолитографами, хорошо знает эти две аббревиатуры: EUV (Extremal Ultraviolet = Экстремальный ультрафиолет) и DUV (Deep Ultraviolet = Глубокий ультрафиолет). Эти характеристики относятся к длине волны, которая в фотолитографии служит своего рода карандашом, рисующим узоры интегральной схемы на поверхности кремниевой пластины.
Чем тоньше «карандаш», тем более тонкие схемы можно им нарисовать и тем большее число электронных компонентов в конечном итоге разместить на микрочипе. Фотолитографы DUV используют волну длиной 193 нанометра, относящуюся к диапазону глубокого ультрафиолета (120 нм — 320 нм). Фотолитографы ЕUV используют волну длиной 13,5 нанометра, относящуюся к диапазону экстремального ультрафиолета (10 нм — 120 нм).
EUV литографы «печатают» самые передовые, самые миниатюрные чипы, с самым большим числом транзисторов. Такие микросхемы используются в наиболее производительных устройствах, таких как флагманские смартфоны и смарт-часы. DUV литографам остаются чипы «погрубее и попроще», обладающие несколько меньшей производительностью. Такие микросхемы широко используются в автомобилях, компьютерах, ноутбуках, бюджетных смартфонах и широкой линейке бытовой техники.
На сегодняшний день в мире сложилась практика, по которой наиболее передовые микрочипы по техпроцессам 12 нм и тоньше (вплоть до самых передовых на сегодня 3 нм) изготавливаются с использованием EUV фотолитографов, а более зрелые, к примеру 28 нм или 65 нм, обходятся лиитографами глубокого ультрафиолета. Хотя бывают и исключения. В принципе, EUV литограф способен нарисовать чипы и «погрубее», а DUV при большом старании может зайти на территорию «тонких» техпроцессов.
Но как правило, тому есть особые причины. К примеру, ведущий китайский производитель микрочипов SMIC производит для смартфонов Huawei процессоры Kirin 9000S по техпроцессу 7 нм. С высокой вероятностью в этом году будет освоен выпуск и более передовых 5 нм микрочипов. Примечательно, что это производство развёрнуто на иммерсионном (с использованием дополнительной линзы из очищенной воды) DUV фотолитографическом оборудовании голландской ASML, хотя оно и не предназначно для таких «тонких» техпроцессов. Дело в том, что ASML является мировым монополистом в EUV литографах, а правительство Нидерландов с подачи США запретило поставку в Китай столь современного оборудования. Зато Китай успел завезти сотни единиц более простого DUV оборудования (сейчас эту лазейку американцы с голландцами в значительной степени тоже прикрыли).
Как же получается переносить столь плотные чертежи с помощью непредназначенного для этого оборудования? На выручку приходит метод многократного экспонирования. В этом случае общий чертёж интегральной схемы распределяется на несколько более разреженных чертежей. Под каждый такой чертёж изготавливается отдельная фотомаска. После чего чертежи с каждой фотомаски последовательно экспонируются на кремниевую пластину. Таким образом удаётся перенести общий чертёж с высокой точностью. Конечно, это не даётся бесплатно. Обычно количество негодных чипов на пластине возрастает, да и время производства тоже. Но во всяком случае китайцы сумели найти выход из сложной ситуации, поскольку свои EUV фотолитографы на данном этапе они выпустить так и не смогли.
У нас в России ситуация обратная. Ещё со времён Советского Союза у нас отличные наработки именно в области фотолитографии экстремального ультрафиолета. Поэтому под производство самах популярных на сегодня в мире чипов по 28 нм техпроцессу в России разрабатывается именно EUV фотолитограф, хотя в мире для этих целей используются исключительно иммерсионные DUV литографы голландской ASML и японской Nikon. И даже китайцы пытаются штурмовать 28 нм высоты, разрабатывая всё те же DUV фотолитографы.
Здесь уместно вспомнить высказвание Дэн Сяопина, одного из китайских руководителей прошлого века: «Неважно, какого цвета кошка, лишь бы она ловила мышей». В конце концов, во главе угла находится выпуск производительных, надёжных и недорогих микрочипов. С помощью какого оборудования лучше удастся решить эту задачу — покажет время. ASML так долго была фактическим монополистом в этой сфере, что все привыкли безапелляционно принимать её рекомендации. В уже недалёком времени появятся собственные российские EUV и китайские иммерсионные DUV фотолитографы. Вот тогда, наконец, появится возможность объективно оценить наиболее эффективные пути развития микроэлектроники.
