Intel invierte en ASML para impulsar la litografía ultravioleta extrema, obleas masivas de 450 mm

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Cuando Intel busca una nueva tecnología de fabricación de chips para invertir, la empresa no juega por un centavo. Chipzilla ha anunciado una importante inversión y compra parcial del desarrollador de equipos de litografía ASML. El objetivo es poner al alcance la tecnología de obleas de 450 mm y la litografía ultravioleta extrema (EUVL) a pesar de los desafíos que enfrentan ambas implementaciones.

Intel ha acordado invertir € 829 millones (~ $ 1B USD) en los programas de I + D de ASML para EUV y despliegue de obleas de 450 mm, para comprar acciones de ASML por valor de € 1.7B ($ 2.1B USD, o aproximadamente el 10% del total de acciones disponibles) y para invertir fondos generales de I + D por un total de € 3.3B (~ $ 4.1B USD). La estructura total del trato y los distintos pagos se desglosan de la siguiente manera:

Estamos hablando de dos tipos de inversiones muy diferentes, así que vamos a dividirlos por separado. Pasar a obleas de 450 mm es una transición que Intel y TSMC han respaldado durante años, mientras que las fundiciones más pequeñas (incluidas GlobalFoundries, UMC y Chartered, cuando existía como una entidad separada) se han opuesto al cambio. El razonamiento aquí es sencillo. Las obleas más grandes permiten más chips por oblea y mejoran las economías de escala, pero también requieren nuevos equipos de fabricación en prácticamente cada paso del proceso de fabricación. Efectivamente, es imposible adaptar equipos de 300 mm para obleas de 450 mm, lo que hace que el cambio de uno a otro sea extremadamente caro.

Diámetro comparativo

Una oblea de 300 mm tiene un área de 70,685 mm2. Una oblea de 450 mm tiene un área de 159,043 mm2.

En la actualidad, varias fábricas (incluida TSMC) continúan operando líneas de obleas de 200 mm, pero el estándar anterior de 150 mm se ha eliminado en gran medida o está funcionando solo en nodos de proceso comercializados durante mucho tiempo. Pasar a 450 mm probablemente conduciría a un cierre gradual de las líneas de 200 mm. Sin embargo, una de las advertencias para la producción de 450 mm es que las empresas que construyen estas instalaciones deben estar seguras de que pueden enviar suficientes procesadores para mantener las fábricas cargadas. Ésta es una de las razones por las que Intel ha apostado tanto por su Estrategia 'Atom Everywhere' - entre encogimientos de troqueles e implementaciones de 450 mm, Intel necesidades ser significativamente activo en el mercado de la telefonía celular a fin de construir suficiente producto para mantener sus propias fábricas a plena capacidad.

La situación de EUVL es bastante más compleja.

EUVL es una tecnología que se ha estado filtrando en segundo plano durante años, pero el tiempo de implementación se ha deslizado constantemente hacia afuera a medida que los problemas se negaron obstinadamente a pasar y resolverse por sí mismos. El término se refiere al uso de luz ultravioleta extrema para grabar las características de los microprocesadores de próxima generación. Hasta el nodo de 45 nm, todos confiaban en la litografía “seca” y los láseres ultravioleta en la longitud de onda de 193 nm. En el nodo de 45 nm, AMD e IBM introdujeron lo que se conoce como 'litografía de inmersión'. Esto se refiere a la práctica de insertar una capa de líquido entre la lente y la oblea. El agua, por ejemplo, tiene un índice de refracción de 1,44.

La litografía por inmersión permitió que la tecnología de procesos continuara escalando a 45 nm (para AMD / IBM) y a 32 nm (para Intel). Otras tecnologías, como el patrón doble, han seguido escalando por debajo de 32 nm, pero todos estos procesos se quedan sin gas. cuando caes por debajo del nodo de 22 nm. En ese momento, se requiere una nueva tecnología de escalado, y ahí es donde entra en juego EUVL.

El problema con EUVL es que requiere condiciones de fabricación drásticamente diferentes, mucha más energía y lleva mucho más tiempo grabar la misma cantidad de obleas. Según Wikipedia (tómelo con un grano de sal) “Una fuente EUV impulsada por un láser de CO2 de 20 kW con una eficiencia de enchufe de pared de ~ 10% consume una potencia eléctrica de ~ 200 kW, mientras que un láser de inmersión ArF de 100 W con ~ 1% de pared la eficiencia del enchufe consume una potencia eléctrica de ~ 10 kW '. Incluso si la brecha se ha reducido considerablemente desde que se escribió el texto, la magnitud de la diferencia en el consumo de energía ilustra el problema.

La hoja de ruta de ITRS es bastante optimista sobre EUV, pero señala que aún faltan años para la producción comercial. Intel cree que puede continuar extendiendo la litografía de inmersión más allá de las 22 nm; GlobalFoundries había pronosticado inicialmente una transición a ~ 16 nm, pero puede o no mantener esa línea de tiempo. Independientemente, la inversión en ASML es la forma en que Intel indica que está invirtiendo en el problema de EUV asociándose con una empresa especializada y, al mismo tiempo, aumentando la tecnología existente.

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