Японский ученый предложил удешевить производство передовых чипов в четыре раза

EUV-литография использует экстремальное ультрафиолетовое излучение с длиной волны 13,5 нм для формирования рисунка микросхем на кремниевых пластинах. Поскольку обычные линзы поглощают такое излучение, вся система построена на многослойных зеркалах и работает в условиях глубокого вакуума. Ключевым параметром является числовая апертура: чем она выше, тем более мелкие элементы можно воспроизводить на кристалле.

Современные установки high-NA EUV стоимостью в сотни миллионов евро отличаются чрезвычайно сложной конструкцией и подвержены так называемым «3D-эффектам маски» — оптическим искажениям, возникающим из-за трехмерной структуры зеркальной фотомаски и наклонного падения света. Эти эффекты ухудшают качество изображения и усложняют производство передовых полупроводников.

Шинтаке предложил вернуться к линейной геометрии, в которой фотошаблон, проекционная оптика и кремниевая пластина располагаются на одной оси. Подобная концепция изучалась еще в 1990-х годах, однако тогда инженерам не удалось устранить возникающие искажения. Японский исследователь предложил двухступенчатую проекционную систему, состоящую из двух пар вогнутых и выпуклых зеркал. Благодаря многократным отражениям и тщательно рассчитанному профилю зеркал удается компенсировать оптические дефекты и сохранить высокую числовую апертуру.

Оптимальную форму и взаимное расположение элементов ученые подбирали в течение нескольких месяцев с помощью программного комплекса OpTaliX. Расчеты показали, что новая архитектура способна обеспечить разрешение 2–3 нм — уровень, который сегодня остается недостижимым для большинства коммерческих литографических систем.

Более простая конструкция оборудования может повысить плотность памяти и производительность логических микросхем. По оценке Шинтаке, стоимость таких машин может оказаться примерно в четыре раза ниже существующих решений, что потенциально сделает передовые техпроцессы значительно доступнее.

В долгосрочной перспективе более компактные чипы могут помочь сократить энергопотребление центров обработки данных. По прогнозам Международное энергетическое агентство, к 2030 году потребление электроэнергии дата-центрами может удвоиться из-за стремительного роста вычислительных нагрузок, связанных с искусственным интеллектом. Более высокая плотность элементов позволяет уменьшить длину межсоединений, снизить потери энергии и тепловыделение, а также сократить расходы на охлаждение.

Пока проект существует лишь в виде компьютерной модели, предполагающей использование идеально отражающих и полностью бездефектных зеркал. Переход от теории к реальному оборудованию потребует решения множества инженерных задач. Тем не менее команда OIST уже приступила к разработке экспериментального прототипа, который должен показать, насколько результаты моделирования соответствуют реальным условиям производства.