اینتل 14A: نسل بعدی ساخت چیپ با High-NA EUV
خلاصهٔ کامل‌تر
اینتل داره فرایند ساخت 14A رو، که بعد از 18A میاد، به مرحلهٔ نهایی می‌رسونه. به گفتهٔ Chris Auth که مسئول توسعهٔ فرایند تو اینتله، کار روی 14A بیش از سه سال طول کشیده و حالا وقت تنظیم دقیق حدود ۲۰۰۰ مرحلهٔ جدای ساخته. هر کدوم از این مرحله‌ها باید طوری تنظیم بشه که روی هزاران ویفر در هفته همیشه یه نتیجه بده.
قلب 14A فناوری High-NA EUV هست. EUV یعنی لیتوگرافی با نور فرابنفش خیلی شدید با طول موج 13.5 نانومتر، که الگوی مدار رو روی ویفر چاپ می‌کنه. NA یا numerical aperture یعنی این‌که آینه‌های دستگاه چه مخروط پهنی از نور رو می‌تونن روی ویفر متمرکز کنن. دستگاه‌های معمولی NA برابر 0.33 دارن و High-NA اونو به 0.55 می‌رسونه؛ یعنی جزئیاتی حدود 1.7 برابر ریزتر با یه بار تابش.
چرا این مهمه؟ وقتی الگو برای یه بار چاپ زیادی ریزه، باید اونو بین دو، سه یا حتی چهار بار تابش پخش کنن. هر بار اضافه روی دستگاهی که حدود ۲۰۰ میلیون دلار قیمت داره، هم وقت می‌گیره هم احتمال خطا رو بالا می‌بره. دستگاه‌های High-NA حدود دو برابر گرون‌ترن، ولی چون تعداد تابش‌ها کم میشه، هزینه و ریسک هر لایه پایین میاد.
Auth می‌گه دلیل تأخیر نسل 10 نانومتری، که قرار بود 2016 بیاد و 2018 اومد، hyperscaling بود؛ یعنی اینتل خواست تراکم ترانزیستورها رو سریع‌تر از روال همیشه بالا ببره و چون EUV هنوز آماده نبود، با راه‌حل‌های دورزنی جلو رفت. TSMC برعکس از 2019 EUV رو وارد تولید انبوه کرد و حدود چهار سال تجربه جلوتر بود؛ اولین فرایند EUV اینتل تازه 2023 به محصول رسید.
درسی که اینتل گرفته اینه که توی هر نسل نوآوری رو محدود کنه و هر فناوری‌ای که به معیارهای بلوغ نرسه رو به نسل بعد بفرسته؛ اسم این روند رو phase gate گذاشتن.
ترانزیستورهای gate-all-around هم حالا استاندارد شدن. توی این طرح، gate (یعنی اون بخشی که جریان رو باز و بسته می‌کنه) کاملاً دور نوارهای نازک سیلیکون می‌پیچه، نه فقط از بالا مثل planar یا از سه طرف مثل FinFET. این یعنی کنترل بهتر روی نشتی جریان وقتی ترانزیستور کوچیک‌تر میشه. جالب اینه که این ایده سال 1988 تو آزمایشگاه نشون داده شد ولی سامسونگ تازه 2022 تولید انبوهش رو شروع کرد.
برای پیدا کردن خطاها هم دو راه هست: ابزارهای inline metrology که وسط کار ویفر رو اسکن می‌کنن، و تست الکتریکی آخر خط. وقتی چیزی خراب باشه، مهندس‌ها ویفر رو برش می‌زنن و با میکروسکوپ الکترونی عبوری می‌گردن ببینن خطا از کدوم لایه و کدوم مرحله اومده. Auth همچنین می‌گه تعداد مواد مختلفی که توی ساخت چیپ استفاده میشه از دههٔ 90 تا حالا حدود ده برابر شده.
نکات کلیدی:
- 14A بعد از 18A میاد و بیش از سه سال روش کار شده.
- High-NA EUV مقدار NA رو از 0.33 به 0.55 می‌رسونه و جزئیات حدود 1.7 برابر ریزتر چاپ می‌کنه.
- هر دستگاه EUV حدود ۲۰۰ میلیون دلاره و High-NA تقریباً دو برابر گرون‌تره.
- نسل 10 نانومتری اینتل از 2016 به 2018 عقب افتاد، در حالی که TSMC از 2019 سراغ EUV رفت.
- gate-all-around سال 1988 معرفی شد و سامسونگ 2022 تولید انبوهش رو شروع کرد.
- تنظیم حدود ۲۰۰۰ مرحلهٔ ساخت بخش اصلی کار نهایی کردن یه فرایند جدیده.
