Trung Quốc chưa bắt kịp EUV, Mỹ đã tạo ra công nghệ “tốt gấp 10 lần”

00:00 / 0:00

Chuẩn

Tốc độ đọc

Nghiên cứu mới được thực hiện bởi các nhà khoa học Mỹ có thể mở ra một bước đột phá trong công nghệ sản xuất bán dẫn.

Công nghệ laser Big Aperture Thulium (BAT) do Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) của Mỹ phát triển có hiệu suất gấp 10 lần so với laser CO2 hiện đang được sử dụng trong các máy quang khắc siêu cực tím (EUV) của ASML (Hà Lan). Điều này mở ra khả năng laser BAT sẽ thay thế laser CO2 trong tương lai gần, từ đó tạo ra một thế hệ máy quang khắc “vượt EUV”, từ đó giúp việc sản xuất chip nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.

Công nghệ EUV hiện tại đang là "gà đẻ trứng vàng" dành cho ASML.

Máy quang khắc EUV hiện tại tiêu thụ một lượng điện năng khổng lồ với hệ thống EUV Low-NA và EUV High-NA lần lượt tiêu thụ 1.170 KW và 1.400 KW. Năng lượng chủ yếu được sử dụng để phát xung laser hiệu suất cao, làm bay hơi các giọt thiếc ở nhiệt độ lên tới 500.000 độ C, từ đó tạo ra tia plasma phát ra ánh sáng 13,5 nanomet cho phép chế tạo chip với độ phân giải vượt trội.

Laser BAT, được chế tạo từ chất Thulium-doped Yttrium Lithium Fluoride (Tm:YLF) có khả năng tạo ra laser công suất cấp petawatt giúp nâng cao hiệu suất năng lượng cho các công cụ EUV hiện tại. Khác với laser CO2 hoạt động ở bước sóng khoảng 10 micron, laser BAT hoạt động ở bước sóng khoảng 2 micron, giúp tăng hiệu suất chuyển đổi từ plasma sang EUV khi tương tác với các giọt thiếc.

Nhưng công nghệ laser BAT của Mỹ sẽ làm thay đổi trong tương lai.

Theo nhà vật lý laser Brendan Reagan của LLNL, dự án này đã được nghiên cứu và mô phỏng trong suốt 5 năm qua, và kết quả thu được đã vượt xa mong đợi. Reagan cho biết “công trình có thể có tác động lớn đến cộng đồng quang khắc EUV”, mặc dù ông không tiết lộ thời gian cụ thể cho việc ứng dụng công nghệ laser BAT vào thực tế.

Khi mà các cỗ máy EUV có thể tiêu thụ tới 54.000 GW điện mỗi năm cho đến năm 2030, nhiều hơn mức tiêu thụ của Singapore và Hy Lạp, các công nghệ như laser BAT có thể là giải pháp cho khủng hoảng năng lượng trong tương lai.

Một phần trong mô tả hoạt động của công nghệ laser BAT mà LLNL phát triển.

Hiện tại, ASML gần như là đơn vị duy nhất sản xuất các cỗ máy EUV hiệu suất cao. Để đối phó với tình hình này, Mỹ đã xây dựng một trung tâm R&D trị giá gần 1 tỷ USD mang tên EUV Accelerator, đặt tại Albany NanoTech Complex ở New York. Đây là cơ sở R&D đầu tiên trong chương trình CHIPS for America nhằm khuyến khích sản xuất bán dẫn trở lại Mỹ, theo đạo luật CHIPS và Khoa học được ban hành bởi chính quyền Tổng thống Joe Biden vào năm 2022.