aSML, teknikte uzmanlaşmak için onlarca yıl harcadıktan sonra 2017 yılında seri üretime yönelik ilk ekstrem ultraviyole (EUV) litografi makinelerini piyasaya sürdü. Makineler çip yapımı ekosisteminde çok önemli bir rol oynuyor ve yeni iPhone'ların yanı sıra yapay zeka için kullanılan bilgisayarlar da dahil olmak üzere en yeni, en gelişmiş çiplerin üretiminde kullanılıyorlar . Şirketin bir kısmı Wilton, Connecticut'ta inşa edilmekte olan bir sonraki EUV sistemi, kullandığı ışığın dalga boyunu en aza indirmek için yeni bir yöntem kullanacak; sonuçta ortaya çıkan çiplerdeki özelliklerin boyutunu küçültecek ve performanslarını her zamankinden daha fazla artıracak. .
Mevcut EUV makineleri nesli, açıkça söylemek gerekirse, zaten bir nevi çılgın. Her biri kabaca bir otobüs büyüklüğünde ve maliyeti 150 milyon dolar. 100.000 parça ve 2 kilometre kablolama içerir. Bileşenlerin taşınması için 40 yük konteyneri, üç kargo uçağı ve 20 kamyon gerekiyor. Yalnızca birkaç şirket makine satın almaya gücü yetiyor ve bunların çoğu dünyanın önde gelen üç büyük çip üreticisine gidiyor: dünyanın önde gelen dökümhanesi, Tayvan merkezli TSMC'nin yanı sıra Güney Kore'deki Samsung ve Intel.
MIT'de yeni transistör mimarileri üzerinde çalışan profesör Jesús del Alamo , "Bu gerçekten inanılmaz bir makine" diyor . “Bu kesinlikle devrim niteliğinde bir ürün; sektöre yıllarca yeni bir soluk verecek bir atılım.”
Connecticut'ta dev bir alüminyum parçası, aşırı ultraviyole ışık ışınını yansıtırken nanometre hassasiyetiyle hareket eden bir maskeyi veya "şebeke"yi sonunda tutacak bir çerçeveye oyulmuştur. Şaşırtıcı bir hassasiyetle şekillendirilmiş ve cilalanmış birkaç aynadan yayılan ışık topları, gelecekteki bilgisayar çiplerine yalnızca birkaç düzine boyuttaki atomları kazımak için kullanılıyor.
Bitmiş bileşen 2021'in sonunda Hollanda'nın Veldhoven kentine gönderilecek ve ardından 2022'nin başlarında ilk prototip yeni nesil EUV makinesine eklenecek. Yeni sistemler kullanılarak yapılan ilk çiplerin Intel tarafından basılabileceği belirtildi. 2023 yılında beklenen bunlardan ilkini alacak. Her zamankinden daha küçük özellikler ve her biri on milyarlarca bileşenle makinenin gelecek yıllarda üreteceği çipler tarihteki en hızlı ve en verimli çipler olacak.
ASML'nin en yeni EUV makinesi, yalnızca çip yapımında değil, teknoloji endüstrisinde ve genel olarak ekonomide ilerleme yürüyüşünü simgeleyen bir fikri canlı tutmayı vaat ediyor.
1965 yılında, elektronik mühendisi ve Intel'in kurucularından biri olan Gordon Moore, bir ticaret dergisi olan Electronics'in 35. yıl dönümü sayısı için , o zamandan beri kendi başına hayat bulan bir gözlemi içeren bir makale yazdı . Makalede Moore, silikon çip üzerindeki bileşen sayısının o zamana kadar her yıl yaklaşık iki katına çıktığını kaydetti ve bu eğilimin devam edeceğini öngördü.
On yıl sonra Moore tahminini bir yıl yerine iki yıl olarak revize etti. Yeni üretim atılımları ve çip tasarımı yenilikleri onu kabaca yolunda tutsa da, Moore yasasının ilerleyişi son yıllarda sorgulanmaya başlandı.
EUV, çip yapımında kullanılan ışığın dalga boyunu küçültmek için olağanüstü bir mühendislik kullanıyor ve bu çizginin devam etmesine yardımcı olacak. Bu teknoloji, daha gelişmiş akıllı telefonlar ve bulut bilgisayarların yapımında ve ayrıca yapay zeka , biyoteknoloji ve robotik gibi gelişen teknolojinin temel alanları için hayati önem taşıyacak . Del Alamos, "Moore yasasının ölümü fazlasıyla abartıldı" diyor. "Bunun bir süre daha devam edeceğini düşünüyorum."
Pandeminin ekonomik şok dalgalarının tetiklediği son çip kıtlığının ortasında , ASML'nin ürünleri ABD ile Çin arasındaki jeopolitik mücadelenin merkezi haline geldi ve Washington, Çin'in makinelere erişimini engellemeyi yüksek öncelik haline getirdi. ABD hükümeti, makineleri Çin'e göndermek için gereken ihracat lisanslarını vermemesi konusunda Hollandalılara başarılı bir şekilde baskı yaptı ve ASML, ülkeye hiçbir makine göndermediğini açıkladı.
Georgetown Üniversitesi'nde çip yapımının jeopolitiğini inceleyen araştırma analisti Will Hunt , "ASML makineleri olmadan son teknoloji çipler yapamazsınız" diyor . "Bunların çoğu yıllar süren bir şeylerle uğraşmaktan ve deneyler yapmaktan kaynaklanıyor ve buna erişim sağlamak çok zor."
Bir EUV makinesine giren her bileşenin "şaşırtıcı derecede karmaşık ve olağanüstü derecede karmaşık" olduğunu söylüyor.
Mikroçip yapmak zaten dünyanın şimdiye kadar gördüğü en gelişmiş mühendisliklerden bazılarını gerektiriyor. Bir çip, ince levhalara dilimlenen, daha sonra ışığa duyarlı malzeme katmanlarıyla kaplanan ve tekrar tekrar desenli ışığa maruz bırakılan silindirik bir kristalin silikon parçası olarak hayata başlar. Silikonun ışıkla temas etmeyen kısımları daha sonra kimyasal olarak kazınarak çipin karmaşık ayrıntıları ortaya çıkarılıyor. Daha sonra her bir gofret, çok sayıda bireysel cips yapmak için doğranır.
Bir çip üzerindeki bileşenleri küçültmek, bir silikon parçasından daha fazla hesaplama gücü elde etmenin en kesin yolu olmaya devam ediyor çünkü elektronlar daha küçük elektronik bileşenlerden daha verimli bir şekilde geçiyor ve bir çipin içine daha fazla bileşen sığdırmak hesaplama kapasitesini artırıyor.
Yeni çip ve bileşen tasarımları da dahil olmak üzere pek çok yenilik Moore yasasını devam ettirdi. Örneğin, bu Mayıs ayında IBM , silikonun içine şerit gibi sıkıştırılmış, litografinin çözünürlüğünü azaltmadan daha fazla bileşenin bir çip içine paketlenmesine olanak tanıyan yeni bir tür transistörü tanıttı .
Ancak çip üretiminde kullanılan ışığın dalga boyunun azaltılması, 1960'lı yıllardan itibaren minyatürleşmeye ve ilerlemeye yardımcı oldu ve bir sonraki ilerleme için hayati önem taşıyor. Görünür ışık kullanan makinelerin yerini mor ötesi ışına yakın ışık kullanan makineler aldı ve bu da yerini, çiplere giderek daha küçük özellikler kazımak için derin morötesi ışın kullanan sistemlere bıraktı.
Intel, Motorola ve AMD'nin de aralarında bulunduğu şirketlerden oluşan bir konsorsiyum, 1990'larda litografide bir sonraki adım olarak EUV'yi incelemeye başladı. ASML 1999 yılında katıldı ve litografi teknolojisinin lider üreticisi olarak ilk EUV makinelerini geliştirmeye çalıştı. Aşırı ultraviyole litografi veya kısaca EUV, önceki litografi yöntemi olan (193 nanometre) derin ultraviyole ile karşılaştırıldığında çok daha kısa dalga boyundaki ışığın (13,5 nanometre) kullanılmasına olanak tanır.
Ancak mühendislik zorluklarını ortadan kaldırmak onlarca yıl aldı. EUV ışığı üretmenin kendisi büyük bir sorundur. ASML'nin yöntemi, yüksek yoğunluklu ışık üretmek için yüksek güçlü lazerleri saniyede 50.000 kez kalay damlacıklarına yönlendirmeyi içerir. Lensler EUV frekanslarını emer, dolayısıyla sistem bunun yerine özel malzemelerle kaplanmış inanılmaz derecede hassas aynalar kullanır. ASML makinesinin içinde EUV ışığı, silikon üzerindeki katmanları hizalamak için nano ölçekli hassasiyetle hareket eden retikülden geçmeden önce birkaç aynadan yansıyor.
Real World Technologies'den çip analisti David Kanter, "Doğrusunu söylemek gerekirse kimse EUV'yi kullanmak istemiyor" diyor. “Bu yalnızca 20 yıl gecikmiş ve bütçenin 10 katı aşılmış bir rakam. Ancak çok yoğun yapılar inşa etmek istiyorsanız, sahip olduğunuz tek araç bu.”
ASML'nin yeni makinesi, bir çip üzerinde daha küçük özellikler üretmek için ek bir numara sunuyor: Işığın optiklerden farklı açılarda geçmesine izin vererek görüntülemenin çözünürlüğünü artıran daha büyük bir sayısal açıklık. Bu, bileşenleri hassas bir şekilde kontrol etmek için önemli ölçüde daha büyük aynalar ve yeni yazılım ve donanım gerektirir. ASML'nin mevcut EUV makineleri nesli, 13 nanometre çözünürlüğe sahip çipler oluşturabiliyor. Gelecek nesil, 8 nanometre boyutunda özellikler oluşturmak için High-NA'yı kullanacak.
Bugün EUV'yi kullanan en öne çıkan şirket, müşterileri arasında Apple, Nvidia ve Intel'in de bulunduğu TSMC'dir. Intel, EUV'yi benimsemekte yavaş davrandı ve sonuç olarak rakiplerinin gerisinde kaldı; bu nedenle yakın zamanda üretiminin bir kısmını TSMC'ye dış kaynak olarak kullanma kararı aldı.
ASML, makinelerinin üzerine inşa edilen ilerlemenin yavaşlayacağını düşünmüyor gibi görünüyor.
ASML'nin baş teknoloji sorumlusu Martin van den Brink, Hollanda'dan bir video bağlantısı aracılığıyla "Moore yasasının sonu hakkında konuşmayı sevmiyorum, Moore yasasının illüzyonu hakkında konuşmayı seviyorum" diyor.
Van den Brink, Moore'un 1965 tarihli makalesinin aslında daralmadan ziyade inovasyonun ilerlemesine odaklandığını belirtiyor. High-NA EUV'nin en azından önümüzdeki 10 yıl boyunca çip endüstrisinde ilerlemeyi teşvik etmeye devam etmesini beklerken, litografi kullanarak çip özelliklerinin küçültülmesinin öneminin azalacağına inanıyor.
Van den Brink, ASML'nin, e-ışın ve nanoimprint litografi de dahil olmak üzere EUV'nin önerilen haleflerini araştırdığını ancak bunların hiçbirinin önemli bir yatırımı haklı çıkaracak kadar güvenilir bulmadığını söyledi. Litografi makinelerinin verimini hızlandırırken termal kararlılığı ve fiziksel bozuklukları hesaba katan yeni yöntemlerin verimi artırmaya yardımcı olacağını öngörüyor. Çipler daha hızlı hale gelmese bile bu, en gelişmiş çiplerin daha ucuz hale gelmesine ve daha yaygın olarak kullanılmasına neden olacaktır.
Van den Brink, bileşenleri bir çip üzerinde dikey olarak oluşturma çabaları da dahil olmak üzere diğer üretim püf noktalarının (Intel ve diğerlerinin zaten yapmaya başladığı bir şey) performansı artırmaya devam etmesi gerektiğini ekliyor. TSMC'nin yönetim kurulu başkanı Mark Liu'nun önümüzdeki 20 yıl boyunca her yıl toplam performans ve verimlilikte üç kat artış beklediğini söylediğini belirtiyor.
Daha hızlı çiplere olan talebin düşmesi pek muhtemel değil. Purdue'de profesör olan ve 1970'lerde çip endüstrisinde çalışmaya başlayan Mark Lundstrom , 2003 yılında Science dergisi için Moore yasasının on yıl içinde fiziksel sınırlara ulaşacağını öngören bir makale yazdı. “Kariyerim boyunca birçok kez 'Tamam, bu son' diye düşündük” diyor. “Fakat işlerin 10 yıl içinde yavaşlaması gibi bir tehlike yok. Sadece bunu farklı şekilde yapmamız gerekecek."
Lundstrom, 1975'te ilk mikroçip konferansına katıldığını hatırlıyor. "Gordon Moore adında bir adam bir konuşma yapıyordu" diye anımsıyor. "Teknik camiada iyi tanınıyordu ama onu başka kimse tanımıyordu."
Lundstrom, "Ve yaptığı konuşmayı hatırlıyorum" diye ekliyor. “'Yakında bir çipe 10.000 transistör yerleştirebileceğiz' dedi. Ve şunu ekledi: 'Bir çip üzerindeki 10.000 transistörle ne yapılabilir ki?'”
sözlükteki ergenlerin itü ve boğaziçinde eşdeğeri bulunduğunu ve üretilmesine vesile olduğu güncel mimarilerin basit araç gereçlerin bulunduğu üniversite laboratuvarlarında kolaylıkla kopyalanabildiğini iddia ettiği 150 milyonluk makina!
