Hochmoderne CMOS-Prozesstechnik High-EUV-Anlage in 5 Monaten aufgebaut – Intel zerstreut Kostenbedenken

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Von High-NA-EUVL-Lithografieanlagen wird sich bei Intel ein entscheidender Vorteil in der Produktion der Chips der nächsten Generation versprochen. Die von ASML gelieferte Belichtungsanlage zur Intel Foundry in Hillsboro ist nach knapp fünf Monaten fertig aufgebaut. Jetzt geht es an den Kalibrierungsprozess – und an die Gerüchte, die Technologie wäre zu teuer.

In der Herstellung von Prozessoren ist High-NA-EUVL eine spannende technologische Weiterentwicklung, die es ermöglicht, kleinere, präzisere Strukturen auf Chips zu erzeugen, was zu leistungsfähigeren und energieeffizienteren Ergebnissen führt. Dafür wird eine Lichtwellenlänge von 13,5 nm verwendet, die auf der Erde in der Natur so nicht vorkommt. Die Strahlen leistungsstarker Laser treffen dabei auf einen über 200.000 Grad Celsius heißen Zinntropfen. Das Licht wiederum wird von einer Schablone mit dem gewünschten Schaltkreismuster und dann durch ein System präziser Spiegel reflektiert.

Innovation in der Chip-Herstellung ist wichtig, um den steigenden Anforderungen an Technologien wie künstliche Intelligenz und 5G-Kommunikation gerecht zu werden. Man verspricht sich durch den Einsatz von High-NA-EUVL zusätzlich eine Senkung der Produktionskosten und damit auch einhergehend eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit. „Im Vergleich zu 0,33NA EUV kann High NA EUV (oder 0,55NA EUV) einen höheren Abbildungskontrast für ähnliche Merkmale liefern, was eine geringere Lichtmenge pro Belichtung ermöglicht, wodurch die für den Druck jeder Schicht benötigte Zeit reduziert und die Waferproduktion erhöht wird“, wird von Intel Foundry berichtet.

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Aufbau erledigt, Kalibrierung läuft

Die erste von Lithografiemaschinen-Hersteller ASML verkaufte High-NA-EUVL-Anlage wurde im Dezember 2023 zur Intel Foundry in Hillsboro, Oregon geliefert und inzwischen, knapp fünf Monate später, ist das Gerät fertig aufgebaut, wie Intel offiziell am 18. April 2024 mitteilte. Nach der Aufbauarbeit ist allerdings vor dem Kalibrierungsprozess, der jetzt von Intel- und ASML-Mitarbeitern angegangen wird.

Intel beabsichtigt, sowohl 0,33NA EUV als auch 0,55NA EUV zusammen mit anderen Lithografieverfahren bei der Entwicklung und Herstellung fortschrittlicher Chips einzusetzen, beginnend mit Produktnachweisen für Intel 18A im Jahr 2025 und weiterführend mit der Produktion von Intel 14A.

„In Kombination mit den anderen führenden Prozesstechnologien von Intel Foundry wird High NA EUV voraussichtlich in der Lage sein, Merkmale bis zu 1,7-mal kleiner zu drucken als bestehende EUV-Werkzeuge. Dies ermöglicht die Skalierung von 2D-Features und damit eine bis zu 2,9-fach höhere Dichte. Intel ist weiterhin führend bei der Entwicklung immer kleinerer und dichterer Strukturen, die das Mooresche Gesetz in der Halbleiterindustrie vorantreiben“, teilt Intel mit.

Intel rechnet mit Kosteneffizienz

High-NA-EUVL stand bereits dafür in der Kritik, dass die Anschaffung der Anlagen, der damit teils verbundene Umbau der Fabriken und eine vorerst geringere Durchsatzzahl die Chip-Hersteller teuer zu stehen kommen könnte. Während etwa eine Low-NA-Maschine unter 200 Millionen US-Dollar kostet, schlägt eine High-NA-Anlage mit etwa 400 Millionen US-Dollar zu Buche. Was allerdings die Kosten angeht, so Mark Phillips, Director of Lithography Hardware and Solutions bei Intel im Gespräch mit Paul Alcorn von Tom's Hardware, so treffen diese Intel nicht unvorbereitet.

So wird Intel, wie zuvor erwähnt, unterschiedliche Belichtungsverfahren einsetzen. Moderne Halbleiter bestehen aus mehreren Schichten, wobei jede Schicht verschiedene Komplexitätsstufen und unterschiedliche Strukturgrößen aufweist. High-NA soll, so der Plan bei Intel, nur für eine unbestimmte Anzahl kritischer Schichten verwendet werden, die die kleinsten Strukturgrößen erfordern. Für andere Schichten werden ältere Low-NA-EUV-, 192-nm-ArFI- und sogar 248-nm-KrF-DUV-Technologien genutzt, wobei letztere für die oberen Verbindungsschichten mit größeren Merkmalen eingesetzt wird.

„Ich möchte noch hinzufügen, dass es nicht so ist, dass ASML diese Anlage gebaut hat und dann zu uns kam und uns fragte, ob wir sie kaufen wollen. Wir haben vor mehr als einem Jahrzehnt begonnen, mit ASML zusammenzuarbeiten und diese Diskussionen über den Business Case für das Werkzeug zu führen“, so Phillips. „Welches sind die richtigen Kompromisse zwischen den Werkzeugkosten und den Fähigkeiten, um es zu einem rentablen Werkzeug zu machen? Wir kannten also diese Fähigkeiten, diese Spezifikationen und den Preis, als wir uns vor Jahren für diese Werkzeuge entschieden. Und wirklich, es gab keine Überraschungen.“ (sb)

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