Американский стартап Substrate заявил о разработке революционной системы рентгеновской литографии (XRL), которая может существенно изменить подходы к изготовлению сверхтонких полупроводниковых чипов. Предложенная компанией технология основана на источнике рентгеновского излучения, созданном с помощью ускорителя частиц, и, по словам Substrate, позволяет изготавливать чипы с разрешением, эквивалентным 2-нм техпроцессу, причем в 10 раз дешевле современных методов. Ожидается, что решение может быть внедрено в промышленность до 2030 года.
Об этом сообщает ProIT
Принцип работы и перспективы XRL-технологии
Сердцем новой системы является специализированный ускоритель, который разгоняет электроны почти до скорости света. Проходя через магнитные поля, электроны генерируют сверхмощные рентгеновские импульсы, которые, как утверждает компания, в миллиарды раз ярче солнечного света. Для фокусировки этих лучей используются высокоточные зеркала, что позволяет проецировать изображение на кремниевую подложку, покрытую фоточувствительным материалом.
Теоретически, XRL-система способна работать даже без фотомасок, в режиме прямой записи – это открывает новые возможности для научных исследований, хотя пока что скорость недостаточна для массового производства. Использование «мягких рентгеновских лучей» с длиной волны 1–10 нм позволяет формировать чрезвычайно мелкие структуры, однако требует соблюдения строгих технических условий: наличия вакуума, исключительно точных зеркал и новых типов фоторезистов, устойчивых к мощному излучению.
Первые результаты, вызовы и планы Substrate
Стартап уже продемонстрировал создание массива логических контактов с критическими размерами 12 нм и межструктурным расстоянием 13 нм. Это лучше, чем современные возможности EUV-литографии, которую используют ведущие производители, такие как ASML: их оптика 0,33 NA позволяет печатать структуры размером 13–16 нм. Также Substrate показала образцы с высокой точностью линий и минимальной шероховатостью краев – менее 1 нм. Если эти достижения подтвердятся, XRL-технология сможет превзойти даже самые современные сканеры ASML NXE:3800E, уступая им лишь в точности наложения слоев (1,6 нм у Substrate против 0,9 нм у ASML).
«Substrate продемонстрировала изображение массива логических контактов с критическими размерами 12 нм и расстоянием между ними всего 13 нм. Для сравнения: современные EUV-сканеры с оптикой 0,33 NA печатают структуры 13-16 нм — и это предел нынешних возможностей».
Однако главной преградой для внедрения новой технологии является отсутствие совместимости с существующим производственным оборудованием. Компании необходимо создать полностью новую цепочку поставок: от фоторезистов до зеркал и масок, которых пока что нет в серийном производстве. Кроме того, нужно обеспечить стабильность рентгеновского луча, точность оптики, высокую производительность и защиту кремниевых пластин от повреждений.
Вместо продажи XRL-систем на рынке Substrate планирует строить собственные фабрики в США и предлагать контрактное производство чипов. Реализация такого масштабного проекта требует инвестиций в десятки миллиардов долларов и координации сотен поставщиков, что делает задачу чрезвычайно сложной, даже если базовая технология успешна. Таким образом, в случае успеха Substrate сможет составить серьезную конкуренцию голландской ASML и вернуть технологическое лидерство в сфере полупроводников в США. Однако для промышленного внедрения рентгеновской литографии нужны годы исследований, большие финансовые вливания и завоевание доверия рынка.
