2026. gada 8. septembrī ASML izlaida trīs lielus paziņojumus vienā dienā, detalizējot jaunas vai paplašinātas sadarbības ar Intel Foundry, Samsung Electronics un TSMC par augsta numeriskā atvērumā esošo ekstremālo ultravioletā litogrāfiju, parasti sauktu par High-NA EUV. Paziņojumi ir atjauninājuši nozares uzmanību uz fotomaskām, kas ir būtiska, bet bieži viena izvairīga daļa no pusvadītāju ražošanas.
Fotomaskas tagad piedzīvo pāreju no 6 collu uz 12 collu formātiem. Lai gan trīs mikroshēmu ražotāji virzās tajā pašā virzienā, katrs no tiem seko izteikti atšķirīgiem laika grafikiem un pieejām.
Kopīgs virziens: kopīga izvēle mākslīgā intelekta ēras laikā
Trīs paziņojumi atklāj spēcīgu stratēģisku konsensu starp mikroshēmu ražotājiem.
Pirmais saskaņošanas punkts ir pāreja uz lielākām fotomaskām. Visi trīs paziņojumi norāda, ka pusvadītāju nozare ir paļāvusies uz 6 collu fotomasku formātu jau desmitiem gadu. Ar High-NA EUV ienākšanu, pāreja uz lielākiem formātiem—vai nu 12 collu, vai 6 × 12 collu maskām—varētu uzlabot ražotņu produktivitāti, samazināt mikroshēmu ražošanas izmaksas un novērst šuvju ierobežojumus. Šie ieguvumi varētu padarīt nākamās paaudzes modernās mikroshēmas ekonomiski izdevīgākas ražošanai.
Otrais punkts ir tas, ka mākslīgais intelekts ir šīs pārejas pamatdrivers. Paziņojumā, kas skar Intel, tiek norādīts, ka uzņēmumiem, kas izstrādā arvien sarežģītākus AI produktus, ir nepieciešama nepārtraukta ražošanas inovācija. Samsung paziņojumā tiek uzsvērts, ka mākslīgā intelekta ēra pārveido pusvadītāju nozari. TSMC paziņojums ir vēl skaidrāks, norādot, ka slāņu skaits, kas izmanto High-NA EUV, pieaugs, kad ražošanas mezgli attīstīsies, galvenokārt pateicoties arvien sarežģītākām tranzistoru arhitektūrām, kas nepieciešamas AI lietojumiem. Augošā pieprasījuma pēc AI skaitļošanas jaudas paātrina inovācijas visā ražošanas procesā.
Trešais punkts ir pieaugošā nepieciešamība pēc ekosistēmas plašas sadarbības. Intel norādīja uz tuvu sadarbību ar ASML, masku ražotājiem, automatizācijas piegādātājiem, EDA partneriem, materiālu piegādātājiem un pusvadītāju ražotājiem. Samsung paziņoja, ka strādās ciešā sadarbībā ar nozares partneriem. TSMC un ASML kopīgi uzsāka nozares iniciatīvu, uzsverot, ka sadarbība var atbrīvot iespējas, kuras nekāds atsevišķs uzņēmums nevarētu sasniegt patstāvīgi.
Atšķirīgi ceļi: agrīnais dalībnieks, jaunais dalībnieks un kopīgs iniciators
Neskatoties uz kopīgo virzienu, trīs uzņēmumi izceļas ar savu stratēģisko nostāju, tehnoloģiju tālredzību un komerciālajiem laika grafikiem.
Intel ASML ir atzinusi par agrīnu dalībnieku un pionieri. ASML prezidents un izpilddirektors Kristofs Fukets norādīja, ka Intel Foundry ir bijusi viena no nozares līderēm High-NA tehnoloģijas pieņemšanā. Intel uzstādīja pirmo komerciālo EXE sistēmu 2024. gadā, pabeidza pēdējās paaudzes iekārtu kvalifikāciju, un nosūtīja pirmo loģisko mikroshēmu, kas ražota masveidā, izmantojot High-NA tehnoloģiju. Fukets turpināja uzsvērt, ka Intel ir pārsniedzis plānošanas posmu un jau ir sasniedzis rezultātus.
Samsung pievienojas iniciatīvai kā nozīmīgs nozares dalībnieks. Saskaņā ar paziņojumu, Samsung pievienosies nozares iniciatīvai, lai veicinātu nākamās paaudzes 12 collu fotomasku tehnoloģiju. Lai gan Samsung nesagatavo iniciatīvu, tā piedāvā izteiktu tālredzību: uzņēmums plāno kļūt pirmajā nozarē, kas 2028. gadā izmantos High-NA EUV masveida DRAM ražošanai. Tas paplašinātu High-NA pieņemšanu no loģiskajām mikroshēmām uz atmiņas ražošanu pirmo reizi.
TSMC, savukārt, ir kopīgs iniciators. Paziņojumā tiek norādīts, ka ASML un TSMC ir izveidojuši sadarbības iniciatīvu, lai vadītu pusvadītāju nozares pāreju uz lielākām EUV fotomaskām. Nevis pievienojoties esošai struktūrai, TSMC strādā ar ASML, lai to izveidotu un palīdzētu noteikt standartus pārejai.
Paziņojumi arī atklāj, ka High-NA tehnoloģija ir izmantota augstas apjoma ražošanā izvēlētiem slāņiem Intel Core Ultra Series 3 procesoros, ar kodu nosaukumu Panther Lake. Vairāk nekā viens miljons vafeles ir apstrādātas, ar pārklājuma precizitāti, produktivitāti un sistēmas pieejamību, kas atbilst cerībām. Intel 18A produkti, kas ražoti ar High-NA tehnoloģiju, acīmredzot sasniedza veiktspēju, kas ir vienāda vai labāka par salīdzināmiem slāņiem, kas ražoti, izmantojot esošās EUV platformas.
Samsung plāno kļūt par pirmo uzņēmumu, kas 2028. gadā ieviesīs High-NA EUV augsta apjoma DRAM ražošanā. Uzņēmums paziņoja, ka tas vēlreiz pierādīs, ka High-NA tehnoloģija ir gatava atbalstīt gan modernās atmiņas, gan loģikas lietojumprogrammas.
TSMC plāno sākt izmantot High-NA tehnoloģiju augsta apjoma ražošanai modernajos mezglos 2030. gadā. Uzņēmums arī atklāja divus papildu sasniegumus: 12 collu fotomaska prototipa ražošanas līnijas izveidi 2031. gadā un 12 collu High-NA litogrāfijas sistēmu ieviešanas atbalstīšanu modernās mezglu ražošanā 2033. gadā.
Kas ir lielās fotomaskas un kāpēc AI laikmets tās nepieciešams?
Neskatoties uz līdzībām un atšķirībām starp trim uzņēmumiem, paliek viens centrāls jautājums: kādas ir tās lielākās fotomaskas, ko viņi cenšas iegūt, un ko tās nozīmē AI laikmeta mikroshēmu ražošanā?
Fotomaska, dažreiz dēvēta par masku vai retikulu, funkcionē kā “negatīvs” vai šablons, ko izmanto pusvadītāju litogrāfijā. EUV litogrāfijas sistēma vērš ekstrēmu ultravioletās gaismas starojumu uz atstarojošu fotomasku. Atstarotais raksts tiek projicēts uz silīcija plāksnes, pārsniedzot ķēdes dizainu uz plāksnes virsmas. Mikroshēmas veiktspēja, enerģijas patēriņš un raža daļēji ir atkarīga no tā, cik precīzi arvien sarežģītāki ķēdes raksti var tikt pārnesti.
Pusvadītāju nozare gadiem ilgi ir izmantojusi 6 collu fotomaskas kā standarta formātu. Šī izmēra bija pietiekami iepriekšējiem procesu mezgliem, taču tā fiziskās ierobežojumi kļūst arvien acīmredzamāki ar High-NA EUV.
Viens attiecīgs jēdziens ir šuvšana. Tā kā 6 collu fotomaska nodrošina ierobežotu ekspozīcijas laukumu, mikroshēmas dizains, kas ir pārāk liels vai sarežģīts, var nepieciešams sadalīt vairākās masīva daļās. Atsevišķie raksti tiek apvienoti, izmantojot vairākas ekspozīcijas. Šis process palielina ražošanas sarežģītību un ievintrodu papildu pārklājuma un ražas riskus. Intel paziņojums norāda, ka tā procesu dizaina komplekts atbalsta šuvšanu, kamēr viens no mērķiem pārejai uz lielākām fotomaskām ir novērst šuvšanas ierobežojumus.
Pāreja uz 12 collu fotomaskām — vai Intel 6 × 12 collu formāta — ievērojami paplašina pieejamo masīva laukumu. Lielāks formāts var segt vairāk mikroshēmas laukuma vienā ekspozīcijā, samazinot vai likvidējot vajadzību pēc šuvšanas. Tas var arī uzlabot ražotnes produktivitāti, saīsināt plāksnes apstrādes laiku, samazināt ražošanas izmaksas un vienkāršot procesu plūsmu.
AI mikroshēmas parasti raksturo lielas izstrādājumu izmēri, sarežģītas tranzistoru arhitektūras un augsta I/O blīvuma. NVIDIA GPU, AMD AI paātrinātāji un Intel datu centru procesori bieži pārsniedz parasto PC procesoru izmērus un var integrēt desmitus vai pat simtus miljardu tranzistoru. Kā TSMC norādīja savā paziņojumā, arvien sarežģītākas tranzistoru arhitektūras AI lietojumprogrammām veicinās turpināto izaugsmi slāņu skaitā, kas prasa High-NA EUV.
6 collu fotomasku ierobežojumu apstākļos, ražojot arvien sarežģītākas AI mikroshēmas var būt nepieciešama šuvšana. Kā AI mikroshēmu dizaini turpina augt, šuvšana rada lielākus izaicinājumus, kas saistīti ar procesu sarežģītību, pārklājuma precizitāti un ražu. 12 collu fotomasku formāts piedāvā pamatīgāku risinājumu, samazinot fiziskos ierobežojumus, ko uzliek maskas lielums. Tas var ļaut mikroshēmu ražotājiem integrēt vairāk tranzistoru vienā ekspozīcijas mikroshēmas dizainā, vienlaikus uzlabojot AI mikroshēmu veiktspēju ar zemākām izmaksām un lielāku ražošanas efektivitāti.