В принципе, началу производства 7-нм чипов с использованием полупроводниковой литографии в крайнем ультрафиолетовом диапазоне уже ничего не мешает. Как уже не раз сообщалось, компания Samsung приступит к выпуску 7-нм продукции во второй половине текущего года. Она первой начнёт использовать сканеры диапазона EUV с длиной волны 13,5 нм. Компании GlobalFoundries и TSMC присоединятся к ней в этом начинании в 2019 году. В этот период сканеры EUV компании ASML будут вооружаться источниками излучения мощностью 250 Вт. Под эту мощность для 7-нм производства уже разработан и опробован фоторезист (материал, с помощью которого переносится рисунок схемы на кремниевую пластину) и созданы устойчивые для жёсткого излучения бланки для изготовления фотошаблонов.
Первый коммерческий сканер ASML для EUV-литографии (NXE:3300B)
Следующим на очереди должен оказаться 5-нм техпроцесс. До запланированного начала выпуска 5-нм решений остаётся примерно два года. Компания TSMC в январе начала строить завод для размещения производственного оборудования под эти нормы производства. Но проблема в том, что до сих пор опытный выпуск 5-нм решений демонстрирует запредельный уровень появления дефектов. Специалисты не раз на это указывали. И одна из главнейших проблем — это отсутствие фоторезиста, способного без искажений перенести на пластину элементы изображения кристалла. Причём дефекты в данном случае образуются случайным образом, и обнаружить их — это вторая большая и, фактически, насущная проблема. На решение этих проблем отводится не больше полутора лет.
Исследования Imec показывают, что производство с нормами 5 нм сопровождается многочисленными дефектами
На конференции SPIE Advanced Lithography 2018, которая прошла с 25 февраля по 1 марта, специалист Imec Грег Макинтайр (Greg McIntyre) сообщил, что новейшие EUV-сканеры доказали способность «печатать» элементы с размерами 20 нм и крупнее, которые предусмотрены в рамках 7-нм производства, но дальнейшее уменьшение геометрических размеров элементов под вопросом. Сам Макинтайр верит, что решения для устранения так называемого стохастического (вероятностного) эффекта будут вскоре найдены, но это лишний раз убедило скептиков, что будущее массовой EUV-литографии всё ещё не определено. Всё может быстро закончится, так и не начавшись. Особенно с учётом того, что EUV — это крайне дорогое удовольствие, которое не позволяет рассчитывать на краткосрочный эффект от вложений.
Сводная таблица с размерами элементов в основных «слоях» современных процессоров для 7-нм, 10-нм и 5-нм техпроцессов
В процессе поиска «бездефектного» фоторезиста в институте Imec испытали около 350 комбинаций материалов и процессов. Все они показали случайное возникновение дефектов при выполнении элементов с размерами около 15 нм, которые необходимо изготавливать в рамках 5-нм техпроцесса. По мнению ветерана компании Intel Яна Бородовски (Yan Borodovsky), спасти ситуацию может отказоустойчивая архитектура процессоров, которая будет маскировать дефекты в силу особенностей проектирования решений. На такое, например, способны нейронные сети.
Впрочем, маловероятно, что Intel или AMD смогут внести настолько серьёзные изменения в архитектуру процессоров, чтобы воспользоваться преимуществами EUV-литографии. Скорее всего, они дождутся выхода новых EVU-сканеров ASML с улучшенными оптическими характеристиками, что произойдёт с период с 2020 по 2024 годы, или учёные создадут устойчивый к жёсткому излучению фоторезист с необходимыми свойствами.
