Компания TSMC в течение длительного времени воздерживалась от публичных заявлений относительно своих планов по использованию литографии сверхжёсткого ультрафиолета с оптикой числовой апертуры 0,55, известной как High-NA EUV. Разработчики компании ранее имели стратегии для развития технологических процессов без применения дорогостоящих сканеров стоимостью 400 миллионов долларов. Однако, учитывая ограничения существующих систем Low-NA EUV, TSMC объявила о намерениях перейти на High-NA EUV литографию начиная с 2030 года.
Хотя TSMC официально не раскрыла, какая именно технология производства будет первой использовать High-NA EUV, указанный 2030 год указывает на несколько вероятных вариантов. Компания ожидает, что количество слоев, обрабатываемых с помощью High-NA EUV, со временем будет расти по мере усложнения технологий производства. Это обусловлено увеличением сложности архитектур транзисторов, что предполагает внедрение более совершенных реализаций транзисторов типа Gate-All-Around (GAA) и комплементарных полевых транзисторов (CFET) в будущем.
TSMC планирует начать применение литографических инструментов High-NA EUV для крупносерийного производства в 2030 году, используя при этом стандартные фотошаблоны размером 6×6 дюймов. После этого компания намерена создать пилотную линию, которая будет использовать фотошаблоны размером 6×12 дюймов, в 2031 году. Конечная цель заключается во внедрении систем High-NA литографии с фотошаблонами 6×12 дюймов в производство передовых узлов к 2033 году.
Инструменты High-NA EUV литографии способны достигать разрешающей способности 8 нанометров при одной экспозиции, в отличие от 13 нанометров, которую предлагают современные системы Low-NA EUV. Однако, при использовании традиционных фотошаблонов размером 6×6 дюймов, сканеры High-NA EUV имеют лишь половину поля экспозиции по сравнению с их Low-NA аналогами. Это создает вызовы для производства очень больших кристаллов, необходимых, например, для массивных ускорителей искусственного интеллекта.
Производители микросхем, создающие крупные ускорители искусственного интеллекта, должны либо объединять несколько полей экспозиции, либо применять многочиповые конструкции. Оба подхода имеют свои собственные вызовы, такие как производительность инструментов и энергопотребление. Для преодоления ограничений, связанных с фотошаблонами 6×6 дюймов, TSMC сотрудничает с компанией ASML, чтобы подготовить условия для использования фотошаблонов размером 6×12 дюймов.
Изменение размера фотошаблонов является сложной задачей, требующей модификации всех элементов, начиная от программного обеспечения для автоматизированного проектирования (EDA) и заканчивая инструментами для производства и записи масок, а также системами для их обработки. Это означает, что вся отрасль должна работать над этим изменением. Компания ASML выражает оптимизм относительно этого перехода, поскольку его поддерживают не только Intel и TSMC, но и Samsung.
Президент и главный исполнительный директор ASML Кристоф Фуке отметил, что ожидается постепенный рост внедрения High-NA EUV в соответствии с дорожной картой масштабирования устройств. Он подчеркнул, что это будет происходить сначала с использованием текущих 6-дюймовых масок, а затем при поддержке 12-дюймовых масок, которые обеспечивают более высокую производительность сканеров и позволяют отрасли удовлетворять спрос на меньшие, более быстрые и энергоэффективные чипы. Фуке также выразил удовлетворение мощной начальной поддержкой этой инициативы от производителей полупроводников, поставщиков масок и партнеров.
Одним из самых больших вопросов относительно использования High-NA EUV литографии компанией TSMC является то, какая технология процесса станет первой. Согласно имеющимся данным о дорожной карте TSMC, технологии A10 или A11 (класса 1/1,1 нм) в настоящее время кажутся наиболее вероятными кандидатами для использования сканеров High-NA EUV для наиболее критичных слоев. Текущая стратегия TSMC различает ежегодные клиентоориентированные узлы, такие как N2, N2P, N2X, A14, A13, и примерно двухлетние высокопроизводительные узлы, в частности A16 в 2027 году и A12 в 2029 году.
Компания уже подтвердила, что узлы A12 и A13, запланированные на 2029 год, продолжат полагаться на традиционную EUV литографию. Поскольку A13 является оптическим уменьшением A14, что увеличивает плотность транзисторов лишь на 6%, с улучшениями производительности и энергопотребления, которые еще не были разглашены, её преемник в 2030 году, вероятно, должен будет обеспечить значительно большие преимущества. Следовательно, можно предположить, что преемник A13, будь то A11 или A10, будет использовать более совершенную литографию и/или транзисторы GAA nanosheet третьего поколения от TSMC, чтобы достичь значительно более высокой плотности транзисторов, а также существенных улучшений производительности и энергопотребления по сравнению с предшественником. Однако, эти утверждения являются пока лишь предположениями.
