顛覆性技術，讓芯片製造速度提高15倍！ - asiasworldcity.hk

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公衆號記得加星標??，第一時間看推送不會錯過。來源：內容編譯自tomshardware。Y-Combinator 支持的初創公司着眼於強大的激光尾場加速器，以實現先進的光刻技術。圖片來源：反轉光刻技術爲現代芯片製造商打造強大、可靠且可製造的光源是當今業界最複雜的挑戰之一。在所有光刻系統製造商中，只有 ASML 成功研發出用於打印最小芯片特徵的 EUV 光源——但一家初創公司卻提出了一箇顛覆現狀的全新理念。Inversion Semiconductor是一家位於舊金山的初創公司，由風險投資公司 Y Combinator 投資。該公司計劃開發一種基於緊湊型粒子加速器的光源，聲稱其功率將比 ASML 現有技術高 33 倍，可以爲生產更精細的芯片特徵鋪平道路。Inversion技術的核心是一種“臺式”粒子加速器，它比傳統粒子加速器小 1,000 倍，但輸出功率卻高達 10 kW。儘管尺寸微小，但 Inversion 聲稱，其光源利用激光尾流場加速 (LWFA ) 方法，可以將芯片製造速度提高 15 倍（假設一箇 10 kW 光源爲一箇光刻系統供電），或者同時爲多箇芯片製造工具供電，從而降低成本。然而，這家初創企業面臨着巨大的挑戰，因爲這種特殊類型的加速器需要拍瓦級激光器，這既昂貴又耗電。此外，除非 Inversion Semiconductor 與 ASML（或其他光刻機制造商）合作，否則它將需要開發自己的光刻系統，併爲其掃描儀打造一箇新的生態系統，這將是一項耗時且昂貴的工作。鑑於 Inversion Semiconductor 沒有構建大批量、全天候晶圓廠設備的經驗，該公司的野心非常大，而且沒有人能保證它能夠兌現紙面上的承諾。耗電量比 ASML 高 10 倍Inversion Semiconductor 由首席執行官 Rohan Karthik 和首席技術官 Daniel Vega 於 2024 年創立，兩人均擁有機械工程和應用物理學碩士學位。該公司由 Y Combinator 投資。Inversion 的目標是開發一種基於粒子加速器的緊湊型高性能光源，其輸出功率可達 10 千瓦，是 ASML 未來十年計劃輸出功率的 10 倍。該粒子加速器可以產生波長在 20nm 至 6.7nm 之間的激光，包括 ASML 目前用於低 NA EUV 和高 NA EUV 光刻工具的 13.5nm 光。波長低於10納米的光被稱爲軟X射線，由於大多數材料對其的吸收率很高，目前尚未用於芯片生產。因此，雖然波長低於10納米的光目前尚未用於芯片生產，但從長遠來看，它可能是一箇充滿希望的研究領域。圖片來源：ASMLInversion 的野心並不僅限於開發光源，還涵蓋打造完整的光刻工具，直接與 ASML 競爭。使用粒子加速器作爲光刻工具的光源是業界廣泛討論和研究的課題，但 Inversion Semiconductor 計劃使用所謂的“臺式粒子加速器”，這種加速器可以將電子加速到釐米級（而不是公里級）的極高能量，就像歐洲核子研究中心使用的大型強子對撞機等加速器那樣。乘着尾流波浪Immersion 計劃使用基於激光尾場加速 (LWFA) 技術的加速器，這與 ASML 和 CERN 使用的方法有顯著不同。LWFA 使用強大的超短（飛秒級）激光脈衝與由自由電子和帶正電離子組成的等離子體相互作用。當強激光脈衝穿過等離子體時，它會將電子推開，並在其後產生等離子體波（或稱“尾場”），從而產生強大的電場。電子會被這些波捕獲並快速加速，並在極短的距離內獲得大量能量，然後衝回原來的位置。據倫敦帝國理工學院稱，等離子體波加速電子的場強是傳統加速器的100到1000倍。加速後的電子可用於各種實際應用，例如緊湊型X射線源和半導體光刻等。與傳統的EUV光源不同，LWFA方法產生的輻射具有相干性、單色性且可精確調諧，能夠產生波長短於13.5納米（例如，6.7納米的目標波長，距離工業應用還很遠）的輻射，這對於下一代光刻系統至關重要。LWFA 機制可將電子加速到幾釐米距離內的能量，達到數千兆電子伏特 (GeV)，從而大大縮小高能電子加速系統的尺寸，從大型設施縮小到桌面大小的設備，這可能會激發半導體行業的進一步創新。Immersion Semiconductor的近期目標Immersion Semiconductor 迄今爲止的進展包括在 Y Combinator 辦公室內設立一箇小型激光實驗室，以開發新的激光穩定技術，並構建能夠產生短波長輻射的初始 LWFA 原型。他們還與勞倫斯伯克利國家實驗室和 BELLA 中心合作開展 BELLA-LUX 項目，專注於提高激光穩定性並改進適用於半導體的光的產生。圖片來源：ASML該公司的近期目標是開發“星光”（Starlight）：一種高功率、可調的光源，能夠產生波長範圍爲20納米至6納米的1千瓦軟X射線。如果成功，該設備將可用於工業X射線成像和半導體掩模檢測等應用。據Immersion Semiconductor稱，特斯拉和應用材料等公司已對這些早期開發項目表示出興趣。與此同時，該公司正在研發先進的鏡面系統，用於反射和聚焦產生的EUV光（即波長高於10納米），這對於精確引導光線進行晶圓圖案化至關重要。基於該技術的首臺光刻系統——LITH-0——將由Starlight公司提供動力，旨在展示實用的硅晶圓圖案化能力。然而，目前尚不清楚Inversion Semiconductor的LITH-0何時能夠完工並全面投入使用。有什麼注意事項嗎？很多！從理論上看，反轉光刻技術的方案似乎合理，而LWFA產生EUV輻射（或光）的方法也近乎完美。然而，仍存在許多需要注意的問題。圖片來源：ASML首先，LWFA 加速器腔體雖小，但它需要拍瓦級的超快激光系統，而這些系統極其複雜、龐大且昂貴。冷卻和維護此類激光器以確保晶圓廠可靠、不間斷運行，這在業內尚屬首次。目前尚不清楚 Immersion Semiconductor 的裝置能否以每秒一致的重複頻率發射這些激光器。其次，即使是倫敦帝國理工學院約翰·亞當斯加速器科學研究所的研究人員也承認，LWFA 在超過 1 GeV 時產生的電子束具有較大的能量分散性（電子能量變化）和光束髮散性（軌跡分散性更廣）。對於光刻技術而言，產生的光必須在波長、方向和相干性方面高度穩定，才能實現精確且可重複的圖案化。不穩定會導致分辨率低下，從而導致性能不穩定和良率損失。第三，雖然目前基於LWFA的光刻機配備13.5nm光源，可以使用爲ASML的低數值孔徑（Low-NA）和高數值孔徑EUV光刻機開發的反射鏡和光學元件，但如果轉向更短的波長，就需要使用新的反射鏡和光學元件。當然，如果Inversion Lithography真的決定開發自己的光刻系統，這將是一箇問題，但這意味着它必須開發一箇全新的生態系統。更現實的方案是讓基於 LWFA 的光源與 ASML 現有的設備兼容。然而，這也存在一箇問題。將 LWFA 光源與現有的 EUV 光刻掃描儀集成起來非常複雜，因爲它需要開發新的光束整形、聚焦和計量系統，而這僅僅是其中幾個挑戰。雖然 ASML 已經解決了與其 Cymer 光源相關的所有挑戰，但我們仍然懷疑該公司是否有興趣讓其設備與第三方設備兼容。至於其他光刻機制造商——佳能和尼康——他們尚未分別超越 KrF 和 ArF 激光器和設備，因此他們成功製造 EUV（或超越 EUV）掃描儀的可能性很小。此外，考慮到我們討論的是至少 1 kW 的光源，該行業還需要新的光刻膠、防護膜和其他消耗品才能使一切正常運轉。反轉光刻技術面臨的最大挑戰或許在於，它缺乏生產快速可用量產工具的經驗，這些工具專爲全天候運行的晶圓廠而設計，並且與大樓內的其他生產設備高度兼容。總結Inversion Lithography 旨在開發一種基於 LWFA 的緊湊型光源，其功率比 ASML 目前的 EUV 光源高出 10 倍，同時還能支持更短的波長。Inversion 表示，其光源將具有可調性，並能產生相干輻射，以實現更精細的半導體圖案化。最終，該公司的目標是打造一款功率達到 10 千瓦的光源（比 ASML 未來十年計劃的功率高出 10 倍），它可以大幅加快芯片生產速度（該公司聲稱可提高 15 倍），或者用一箇光源爲多箇光刻系統供電，從而降低成本。然而，由於基於LWFA的加速器需要拍瓦級激光器，這會帶來巨大的挑戰，而這不僅功耗高，而且價格昂貴。此外，除非Inversion與ASML（不太可能）或其他光刻設備製造商（例如佳能和尼康）合作並開發自己的掃描儀，否則它將不得不爲其設備開發一箇全新的生態系統，這既耗時又耗資巨大。此外，如果Inversion選擇這條路線，它還必須積累打造和維護全天候大批量生產的晶圓廠設備的經驗。https://www.tomshardware.com/tech-industry/semiconductors/plans-to-shrink-particle-accelerators-by-1000x-could-speed-chipmaking-by-15x-inversion-semiconductor-proposes-tabletop-particle-accelerators-with-petawatt-lasers*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4061期內容，歡迎關注。加星標??第一時間看推送，小號防走丟求推薦

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