Hướng dẫn rõ ràng, không chuyên sâu về cách công cụ khắc EUV của ASML trở thành thiết yếu cho chip tiên tiến và vì sao cả ngành phụ thuộc vào chúng.
Khi người ta nói “chip hàng đầu” (leading-edge), thường họ ám chỉ các tiến trình sản xuất tiên tiến nhất: những chi tiết nhỏ hơn được in lên silicon, mật độ transistor cao hơn, và hiệu năng/tiêu thụ điện tốt hơn trong cùng giới hạn pin hoặc tản nhiệt. Đó là cách điện thoại chạy nhanh hơn mà không nóng hơn, và cách trung tâm dữ liệu làm được nhiều việc hơn trên mỗi watt.
ASML quan trọng vì nó đứng ở một bước mà rất khó để đi vòng.
Khắc quang học là giai đoạn nơi các mẫu được chiếu lên wafer—những mẫu cuối cùng trở thành transistor và đường dẫn. Nếu bạn không thể in các mẫu cần thiết đủ chính xác, bạn không thể sản xuất thế hệ chip đó ở quy mô.
Vậy “người gác cổng” không có nghĩa ASML kiểm soát toàn bộ ngành bán dẫn. Nó có nghĩa là, ở biên giới công nghệ, tiến bộ phụ thuộc vào việc tiếp cận một năng lực cụ thể mà rất ít bên có thể cung cấp—và hôm nay năng lực đó tập trung trong các công cụ khắc tiên tiến nhất của ASML.
Một vài yếu tố giải thích vì sao ASML thường xuyên xuất hiện dưới ánh đèn sân khấu:
Bài viết tập trung vào những khái niệm bạn có thể tin cậy: khắc quang học là gì, tại sao EUV là bước tiến lớn, và tại sao chuỗi cung ứng chip trở nên nhạy cảm với những công cụ này. Chúng ta sẽ tránh phóng đại và giải thích “ma thuật”, thay vào đó nhấn mạnh các hạn chế thực tế khiến khắc quang học trở thành nút thắt ở biên giới.
Hãy nghĩ khắc quang học như in các mẫu cực kỳ nhỏ lên wafer silicon bằng ánh sáng. Những mẫu đó xác định nơi transistor, đường dẫn và tiếp xúc sẽ xuất hiện sau này. Nếu “bản in” lệch một chút, chip có thể mất hiệu năng, tiêu thụ nhiều điện hơn, hoặc thậm chí không hoạt động.
Khắc quang học là một chu trình lặp để xây chip từng lớp một:
Phủ resist: Wafer được phủ một vật liệu nhạy sáng gọi là photoresist.
Phơi sáng: Ánh sáng chiếu qua một photomask (một tấm thủy tinh mang mẫu). Công cụ khắc chiếu mẫu đó lên resist, giống như một máy chiếu chính xác.
Phát triển: Resist được rửa phát triển để phần đã phơi sáng rửa trôi đi, để lại một “stencil” resist có mẫu.
Etch hoặc lắng đọng: Dùng stencil resist, fab hoặc ăn mòn vật liệu đi hoặc lắng đọng vật liệu mới vào những chỗ đúng.
Lặp lại: Một chip hàng đầu có thể cần hàng chục (thậm chí hàng trăm) vòng lặp này trên nhiều lớp.
Transistor nhỏ hơn không chỉ là “bản vẽ nhỏ hơn”. Chúng đòi hỏi căn lớp chính xác hơn, mép sạch hơn và ít biến thiên hơn trên toàn wafer. Độ chính xác của khắc ảnh ảnh hưởng mạnh tới kích thước và độ phức tạp thiết kế cuối cùng—và số lượng chip tốt (yield) thu được trên mỗi wafer.
Khắc quang học chỉ là một phần của sản xuất bán dẫn—vật liệu, lắng đọng, etch, đóng gói và kiểm thử đều quan trọng—nhưng nó thường là nút thắt khó nhất vì nó đặt nền tảng mà mọi bước khác phải theo.
Tiến bộ chip thường được mô tả là “làm transistor nhỏ hơn”. Hạn chế ẩn là bạn cũng phải vẽ các hình nhỏ hơn trên silicon. Ở mức cao, khắc quang học theo quy tắc đơn giản: bước sóng ánh sáng càng ngắn, chi tiết bạn có thể in càng mịn.
Nếu cố in các đường cực nhỏ bằng ánh sáng tương đối “dài”, mép sẽ mờ—giống như cố viết bằng bút dạ to trên giấy kẻ. Trong nhiều năm, ngành đã kéo dài tuổi thọ của khắc DUV bằng cách cải tiến thấu kính, nguồn sáng và vật liệu. Những cải tiến đó quan trọng, nhưng không vô hạn.
Kỹ sư dùng các kỹ thuật tinh vi—thiết kế thấu kính tốt hơn, kiểm soát quy trình chặt chẽ hơn, và phương pháp tính toán làm méo mặt nạ để khi in trên wafer thì đúng. Những phương pháp này giúp, nhưng khi chi tiết càng nhỏ, các lỗi nhỏ từng được chấp nhận trở nên không thể chấp nhận. Cuối cùng, bạn không thể “tối ưu” vượt qua vật lý: nhiễu xạ và biến thiên quy trình bắt đầu chiếm ưu thế.
Khi một lần phơi sáng không in được các chi tiết cần thiết một cách đáng tin cậy, các nhà máy áp dụng multi-patterning—chia một lớp thành nhiều chu kỳ mặt nạ-và-phơi sáng.
Multi-patterning giúp các node tiến lên, nhưng biến khắc quang học thành một nút thắt lớn. Nhiều bước hơn nghĩa là chi phí trên wafer cao hơn, thời gian chu trình dài hơn, và quản lý yield chặt chẽ hơn. Gánh nặng ngày càng tăng đó là lý do lớn khiến ngành tìm kiếm bước sóng và phương pháp mới—mở đường cho EUV.
Khắc siêu tử ngoại (DUV) dùng ánh sáng 193 nm để in mẫu lên wafer qua photomask, dùng vật liệu nhạy sáng (photoresist). Trong nhiều năm nó là công cụ chủ lực—và vẫn vậy. Ngay cả các fab tiên tiến nhất vẫn dựa vào DUV cho nhiều lớp có chi tiết lớn hơn hoặc ít nhạy cảm hơn, vì công cụ này nhanh, đã được chứng minh và tương đối rẻ.
Một cải tiến lớn cho DUV là khắc bằng immersion. Thay vì phơi wafer qua không khí, công cụ lấp đầy khoảng cực nhỏ giữa ống kính và wafer bằng nước siêu tinh khiết. Nước uốn ánh sáng nhiều hơn không khí, cho phép hệ thống lấy nét những chi tiết nhỏ hơn—giống như dùng một môi trường phóng đại tốt hơn để làm nét.
Immersion kéo dài tuổi thọ DUV hơn nhiều người mong đợi, nhưng nó không thay đổi thực tế cơ bản: 193 nm vẫn là bước sóng tương đối “lớn” khi bạn muốn vẽ các chi tiết transistor cực nhỏ.
Để tiếp tục thu nhỏ với DUV, các nhà sản xuất chip phụ thuộc mạnh vào multi-patterning—chia một lớp thành hai, ba, hoặc nhiều chu kỳ phơi/etch.
Điều đó hiệu quả, nhưng mang chi phí rõ ràng:
EUV dùng bước sóng ngắn hơn nhiều, 13,5 nm, có thể in các chi tiết mịn hơn với ít lần đi qua hơn. Hấp lực đơn giản: thay "nhiều bước DUV phức tạp" bằng "ít phơi sáng trực tiếp hơn" cho các lớp quan trọng.
EUV không được chấp nhận vì dễ—nó không dễ. Nó được chấp nhận vì, ở biên giới, con đường multi-patterning bằng DUV trở nên quá chậm, quá tốn kém và quá rủi ro để tiếp tục mở rộng theo tốc độ trước đây.
EUV (extreme ultraviolet) dùng bước sóng ngắn hơn nhiều so với hệ thống DUV. Bước sóng ngắn hơn quan trọng vì nó có thể in các chi tiết nhỏ hơn một cách trực tiếp hơn—hãy nghĩ nó như một “bút” mảnh hơn để vẽ những mẫu chip khó nhất.
Một công cụ EUV không chỉ là một bóng đèn sáng hơn. Đó là một chuỗi các hệ thống phối hợp cẩn thận:
Tất cả điều đó khiến công cụ EUV đắt để chế tạo, đắt để bảo trì và khó để nhân rộng ở quy mô lớn.
Trước EUV, các fab thường cần nhiều phơi sáng và multi-patterning phức tạp với DUV để tạo các chi tiết mịn. Với một số lớp quan trọng, EUV có thể giảm số bước—tiết kiệm thời gian, giảm rủi ro sai căn chỉnh, và cải thiện yield tổng thể.
EUV không làm đơn giản toàn bộ fab một mình. Bạn vẫn cần mặt nạ quang tiên tiến, hóa học photoresist được căn chỉnh kỹ, kiểm soát quy trình chính xác, và các bước bổ trợ (etch, lắng đọng, kiểm tra). EUV giúp ở các lớp then chốt, nhưng làm chip vẫn là thách thức toàn chuỗi khép kín.
Một “máy” EUV giống như một cell nhà máy được điều phối chặt chẽ hơn là một thiết bị đơn lẻ. Nó phải tạo ánh sáng EUV, định hình nó bằng quang học gần như hoàn hảo, di chuyển wafer với độ chính xác nanomet, và liên tục đo và hiệu chỉnh—tất cả trong khi chạy ngày đêm.
Nguồn sáng: Ánh sáng EUV được tạo ra bằng cách bắn laser công suất cao vào những giọt thiếc nhỏ để tạo plasma nóng phát xạ EUV. Biến vật lý bộc phát, lộn xộn đó thành một chùm tia ổn định, sử dụng được là thách thức kỹ thuật lớn.
Gương thay vì thấu kính: EUV bị hấp thụ bởi hầu hết vật liệu (kể cả thủy tinh), nên không thể lấy nét bằng thấu kính truyền thống. Thay vào đó, chùm tia phản xạ qua một chuỗi gương đa lớp siêu mịn bên trong môi trường chân không.
Bàn wafer và điều khiển chuyển động: Wafer phải quét dưới quang học ở tốc độ cao trong khi giữ căn chỉnh trong vài nanomet. Cơ điện chính xác, kiểm soát rung, và quản lý nhiệt trở nên quan trọng không kém ánh sáng.
Xử lý mặt nạ và độ sạch: Photomask (reticle) mang mẫu. Xử lý nó mà không có hạt và giữ mọi thứ sạch là cực kỳ quan trọng, vì EUV nhạy với khuyết tật nhỏ.
Ngay cả khi phần cứng hàng đầu, công cụ chỉ kiếm tiền khi nó in wafer đáng tin cậy. Hệ thống EUV dựa vào cảm biến metrology để đo tiêu cự, căn chỉnh và trôi dạt, cộng với phần mềm để hiệu chỉnh lỗi theo thời gian thực và quản lý hàng nghìn tham số vận hành.
Đó là lý do thời gian hoạt động và tính đồng đều quan trọng ngang với độ phân giải thô. Một sụt giảm nhỏ về tính sẵn có có thể chuyển thành mất mát lớn về sản lượng wafer cho một fab hàng đầu.
Máy EUV mất nhiều thời gian để lắp đặt và hiệu chuẩn. Chúng yêu cầu tích hợp vào cleanroom, căn chỉnh cẩn thận, và bảo trì định kỳ—thường có đội hiện trường chuyên dụng và thay thế các bộ phận tiêu hao. Mua công cụ chỉ là khởi đầu; vận hành nó trở thành quan hệ dài hạn giữa fab và nhà cung cấp thiết bị.
Máy EUV của ASML không phải một “hộp thần kỳ”. Nó là kết quả cuối cùng của một hệ sinh thái phối hợp chặt chẽ các chuyên gia—nhiều người trong số đó xuất sắc ở những ngách hẹp đến mức có thể chỉ có một nhà cung cấp đáng tin cậy.
Ở mức cao, EUV phụ thuộc vào:
Mỗi hệ con khó một mình. Khi chúng hoạt động cùng nhau ổn định, ngày này qua ngày khác, đó mới là kỳ công thực sự.
Các nhà sản xuất chip không mua “năng lực EUV.” Họ mua kết quả ổn định: chất lượng ảnh dự đoán được, thời gian hoạt động ổn định, chu kỳ bảo trì rõ ràng, và một cửa sổ quy trình mà kỹ sư có thể tin tưởng.
Để đạt điều đó cần nhiều năm tinh chỉnh chung giữa ASML, nhà cung cấp và khách hàng: đồng bộ tiêu chuẩn, sửa các trường hợp biên, thắt chặt dung sai, và xây vòng phản hồi từ điều kiện fab thực vào thiết kế và sản xuất.
Ngay cả khi cầu tăng, đầu ra EUV không thể nhân đôi như thiết bị công nghiệp thông thường. Bạn cần kỹ thuật viên được đào tạo, lắp ráp siêu sạch, phụ tùng thời gian dẫn dài, kiểm tra khắt khe, và tổ chức dịch vụ toàn cầu để giữ công cụ chạy. Mở rộng bất kỳ ràng buộc nào trong số đó cũng tốn thời gian.
Bởi vì chuỗi cung ứng chuyên biệt và phát triển cùng nhau, việc đổi nhà cung cấp không giống như đổi thương hiệu. Kiến thức tích tụ, nhà cung cấp đã được chứng nhận, và hạ tầng dịch vụ tạo lợi thế cộng dồn—làm cho một hệ sinh thái EUV thứ hai khó xuất hiện nhanh.
Người mua chính của hệ thống EUV là vài công ty đẩy mạnh chip tiên tiến: TSMC, Samsung, và Intel. Họ vận hành các fab hàng đầu nơi mọi cải tiến nhỏ về mật độ transistor, tiêu thụ điện và hiệu năng chuyển trực tiếp thành điện thoại, GPU, CPU và bộ tăng tốc AI tốt hơn.
Một máy EUV không phải thứ fab đặt hàng khi cầu tăng. Các foundry lập kế hoạch nhiều năm trước bởi vì quyết định gắn với toàn bộ nhà máy: bố trí, tiện ích cleanroom, kiểm soát rung, quy tắc chống ô nhiễm, và luồng quy trình xung quanh scanner.
Trên thực tế, họ phối hợp ba phần cùng lúc:
Trượt nhịp và bạn có thể có một máy đắt tiền chờ trong tòa nhà—hoặc một fab mới chờ máy.
Bởi vì năng lực EUV hữu hạn, quyền truy cập ảnh hưởng đến công ty nào có thể tăng tốc các thế hệ quy trình mới mượt mà, họ có thể nhanh đến mức nào cung cấp sản xuất hàng đầu cho khách hàng, và họ có thể tự tin cam kết các node tương lai như thế nào.
Nếu một foundry không đảm bảo đủ công cụ (hoặc không chạy được ở thời gian hoạt động cần thiết), họ có thể phải dùng thêm bước patterning hoặc chấp nhận gia tăng thời gian ramp—cả hai đều làm tăng chi phí và rủi ro.
Máy quét EUV đòi hỏi tinh chỉnh và bảo trì liên tục. Kỹ sư dịch vụ hiện trường, logistics phụ tùng, cập nhật phần mềm, và khắc phục nhanh là một phần của gói. Với các fab, phụ thuộc lâu dài không chỉ nằm ở công cụ mà còn ở mạng lưới hỗ trợ để giữ nó in wafer ngày qua ngày.
Các công cụ khắc—đặc biệt là EUV—không chỉ là thiết bị đắt tiền. Chúng có thể quyết định vùng nào sản xuất được chip tiên tiến nhất ở quy mô. Điều đó khiến chúng trở thành điểm nghẽn chiến lược: hạn chế truy cập vào khắc cao cấp, và bạn có thể làm chậm tiến trình trong mọi thứ xây dựng trên chip hàng đầu, từ trung tâm dữ liệu và điện thoại đến hệ thống công nghiệp.
Không giống nhiều phần khác của chuỗi cung ứng bán dẫn, khắc hàng đầu tập trung cao. Số công ty có thể chế tạo công cụ tiên tiến—và các bộ phận chuyên biệt họ cần (quang học, nguồn sáng, giai đoạn chính xác, vật liệu)—là rất ít. Khi năng lực khan hiếm và khó sao chép, chính phủ xử lý nó ít như hàng hóa thương mại và nhiều như cơ sở hạ tầng chiến lược.
Kiểm soát xuất khẩu là một cách các nhà nước cố quản lý rủi ro đó. Nói chung, các quy định này có thể hạn chế xuất khẩu một số công nghệ tới các điểm đến hoặc mục đích sử dụng cụ thể. Chi tiết—cái gì bị kiểm soát, ngưỡng hiệu năng nào quan trọng, và giấy phép nào cần—do chính phủ quyết định và có thể thay đổi theo thời gian.
Với các hãng sản xuất chip và nhà cung cấp, quy tắc thay đổi có thể định hình nhanh các quyết định đầu tư:
Kết quả thực tế là địa chính trị có thể ảnh hưởng không chỉ nơi chip được làm mà còn mức độ nhanh các node mới đạt sản lượng lớn.
Vì quy định có thể thay đổi, cách an toàn nhất là theo dõi thông báo chính thức của chính phủ, tài liệu hướng dẫn của cơ quan quản lý, và hồ sơ công ty thay vì tin đồn. Nếu bạn theo dõi chủ đề này, hãy xem lại các thông báo khi chúng được ban hành và lưu ý cách định nghĩa và ngưỡng thay đổi.
Máy EUV đắt vì lý do vượt ra ngoài “công nghệ tiên tiến”. Chúng được làm từ các bộ phận siêu chính xác (quang học, giai đoạn, hệ chân không) phải căn chỉnh ở dung sai cực hạn, và nhiều bộ phận đó không thể lấy như linh kiện công nghiệp tiêu chuẩn.
Đầu tiên, khối lượng sản xuất thấp. Những máy này không được làm hàng chục ngàn chiếc; mỗi chiếc giống một dự án công nghiệp theo đơn đặt hàng hơn là sản phẩm thị trường đại chúng.
Thứ hai, gánh nặng kiểm tra và hiệu chuẩn rất lớn: mọi hệ con phải phối hợp ở độ chính xác nanomet, và xác minh hiệu năng tốn thời gian, thiết bị chuyên dụng và đội ngũ được đào tạo cao.
Sự kết hợp đó—độ chính xác + sản lượng thấp + chu trình kiểm tra dài—đẩy giá đơn vị lên ngay cả trước khi công cụ xuất xưởng.
Với nhà sản xuất chip, câu hỏi thực sự là: công cụ này giúp tạo bao nhiêu wafer tốt, và đáng tin cậy tới mức nào?
Tổng chi phí sở hữu thường bao gồm:
Một công cụ “rẻ hơn” nhưng ít sẵn sàng hơn có thể cuối cùng đắt hơn trên mỗi chip.
Năng lực hàng đầu bị giới hạn bởi số bước khắc có thể chạy trong một ngày. Nếu giao máy EUV trễ, hoặc thời gian hoạt động giảm, fab có thể không đạt sản lượng wafer dự kiến. Điều đó đẩy chi phí wafer lên gián tiếp: chi phí cố định phải chia cho ít wafer hơn, và khách hàng cạnh tranh cho các slot hạn chế. Kết quả có thể xuất hiện sau này dưới dạng giá chip cao hơn—hoặc đơn giản là ít thiết bị hơn trên thị trường.
Ngay cả khi có đủ máy, tiến bộ còn phụ thuộc vào vật liệu (photoresist và masks), phần mềm thiết kế và IP, và kỹ năng sản xuất (kiểm soát quy trình, học yield). EUV là một cánh cổng, nhưng không phải cả con đường.
High-NA EUV là nâng cấp lớn tiếp theo cho khắc EUV. “NA” (numerical aperture) đo lượng ánh sáng mà quang học có thể thu và lấy nét. NA cao hơn có thể chiếu các chi tiết mịn hơn lên wafer—tương tự như dùng một thấu kính sắc nét hơn, chất lượng cao hơn.
Mục tiêu rõ ràng: in các chi tiết nhỏ hơn một cách sạch hơn, với ít multi-patterning phức tạp hơn.
Ngay cả với quang học tốt hơn, vẫn còn nhiều vấn đề khó:
High-NA EUV có khả năng được áp dụng trước nơi lợi ích rõ nhất—cho các lớp nhỏ nhất và đắt nhất của chip hàng đầu. Với nhiều lớp khác, EUV hiện tại và thậm chí khắc DUV vẫn kinh tế hơn.
Điều đó có nghĩa fab sẽ chạy đội công cụ hỗn hợp trong thời gian dài: High-NA cho các mẫu chặt nhất, EUV “tiêu chuẩn” cho sản xuất rộng, và DUV cho các lớp ít quan trọng. Đây không phải là chuyển sang một máy mới duy nhất; mà là định hình lại dần luồng quy trình.
Các thế hệ khắc mới đòi hỏi phát triển chung giữa resist, masks, metrology và công thức quy trình. Ngay cả sau khi công cụ đầu tiên đến, đạt được sản xuất khối lượng ổn định thường mất nhiều năm lặp đi lặp lại—đặc biệt ở quy mô lớn.
Nếu bạn xây sản phẩm phụ thuộc chip tiên tiến—tải AI, thiết bị edge, phần cứng tiêu dùng, hoặc hoạch định năng lực trung tâm dữ liệu—hạn chế khắc cuối cùng trở thành hạn chế hoạch định: biến động giá, thời gian giao, và khả năng có node ảnh hưởng tới thứ bạn phát hành và khi nào.
Thực tế, nhiều đội phản ứng bằng cách xây công cụ nội bộ nhẹ: dashboard theo dõi tín hiệu nhà cung cấp, mô hình ước tính độ nhạy BOM, hoặc app đơn giản phối hợp mua sắm, triển khai và dự báo giữa các nhóm.
Nền tảng như Koder.ai có thể giúp vì chúng cho phép bạn tạo web app, backend và thậm chí app di động từ workflow điều khiển bằng chat—hữu ích khi bạn cần công cụ nội bộ nhanh mà không dựng pipeline phát triển truyền thống. Ví dụ, một đội vận hành nhỏ có thể nguyên mẫu dashboard dựa trên React với backend Go + PostgreSQL, lặp trong “chế độ planning”, và giữ thay đổi an toàn bằng snapshot và rollback.
Xây khắc EUV không giống sao chép một cái máy đơn lẻ. Đó là kết quả của hàng thập kỷ lặp lại trên quang học, hệ chân không, nguồn sáng, metrology, phần mềm và vật liệu—và tất cả phải hoạt động cùng nhau ở tốc độ sản xuất với độ tin cậy cực cao.
Thời gian là rào cản đầu tiên: EUV cần các vòng học tập lâu và tốn kém mà mỗi thế hệ dạy cho thế hệ sau. Rào cản thứ hai là hệ sinh thái: các hệ con quan trọng đến từ nhà cung cấp chuyên môn sâu với lịch sử đủ điều kiện dài hạn. Bằng sáng chế và know-how độc quyền cũng quan trọng, nhưng rào cản lớn hơn là kinh nghiệm sản xuất: làm sao để hệ thống in nhất quán trên wafer thật, ngày qua ngày, rồi hỗ trợ nó toàn cầu.
Không. EUV dùng cho các lớp mà chi tiết nhỏ nhất quan trọng, nhưng DUV vẫn in nhiều lớp ngay cả trong chip tiên tiến.
Các fab kết hợp EUV và DUV vì các lớp yêu cầu khác nhau (độ phân giải, thông lượng, chi phí, độ chín). DUV cũng thiết yếu cho nhiều sản phẩm mà EUV không kinh tế.
Cũng không. ASML là người gác cổng lớn cho chip hàng đầu vì máy EUV khan hiếm, phức tạp và chậm để chế tạo. Nhưng đầu ra chip phụ thuộc vào nhiều thứ khác: hóa học photoresist, photomasks, nguồn wafer, công cụ kiểm tra, năng lực đóng gói và kỹ sư lành nghề vận hành quy trình.
Khắc EUV khó vì vật lý không khoan nhượng và dung sai sản xuất cực kỳ hẹp. Tiến bộ bị giới hạn bởi toàn bộ chuỗi cung ứng chip, không chỉ một công ty—dù vậy khả năng có công cụ EUV ảnh hưởng mạnh tới ai có thể làm chip tiên tiến nhất.
Về phía trước, theo dõi rollout High-NA EUV, cải tiến resist và mask, và cách kiểm soát xuất khẩu cùng mở rộng công suất ảnh hưởng tới ai tiếp cận được làn sóng sản xuất hàng đầu tiếp theo.
Khắc quang học là bước "in mẫu" trong sản xuất chip. Ánh sáng chiếu qua một mặt nạ quang (photomask) lên wafer được phủ một lớp vật liệu nhạy sáng (photoresist), sau đó wafer được rửa phát triển và etch/đắp vật liệu để mẫu trở thành cấu trúc thực tế.
Vì mỗi lớp phải căn chỉnh chính xác, các sai số nhỏ về tiêu cự, overlay (căn lớp) hoặc đồng đều có thể làm giảm tỷ lệ tốt (yield) hoặc hiệu năng.
Ở các node tiên tiến nhất, khắc EUV là một khả năng then chốt khó có thể thay thế bằng phương pháp khác ở quy mô lớn. Các máy của ASML tập trung khả năng đó, nên việc truy cập vào máy quét của họ ảnh hưởng lớn tới ai có thể sản xuất chip hàng đầu một cách hiệu quả.
"Người gác cổng" không có nghĩa ASML kiểm soát mọi thứ—mà là ở biên giới tiến bộ, tiến triển bị giới hạn bởi loại công cụ cụ thể này và mức độ sẵn có của nó.
DUV (deep ultraviolet) thường dùng ánh sáng 193 nm và vẫn được dùng rộng rãi cho nhiều lớp vì đã trưởng thành và nhanh.
EUV (extreme ultraviolet) dùng ánh sáng 13,5 nm, cho phép in các chi tiết nhỏ hơn một cách trực tiếp hơn. Lợi ích thực tế chính là giảm nhu cầu dùng multi-patterning phức tạp trên các lớp quan trọng ở biên giới công nghệ.
Multi-patterning là tách một lớp dự định thành nhiều chu trình mặt nạ/chiếu/etch để mô phỏng khả năng in chi tiết hơn khi một lần phơi không làm được một cách đáng tin cậy.
Nó hiệu quả nhưng thêm:
Máy EUV khó vì ánh sáng EUV bị hấp thụ bởi không khí và hầu hết vật liệu, nên hệ thống phải hoạt động trong chân không và dùng gương thay vì thấu kính. Việc tạo ra ánh sáng EUV ổn định cũng là thách thức kỹ thuật lớn.
Thêm vào đó, bụi mịn có thể làm hỏng gương và giảm thông lượng, nên kiểm soát độ sạch và khuyết tật là bắt buộc.
Ở cấp độ cao, một máy quét EUV tích hợp:
Giá trị thực sự đến từ việc các hệ thống nhỏ này hoạt động đáng tin cậy cùng nhau ở tốc độ sản xuất—không chỉ một thành phần đột phá.
Các người mua chính là vài công ty đi đầu sản xuất chip: TSMC, Samsung và Intel. Họ dùng EUV cho những lớp quan trọng nhất của node hàng đầu, đồng thời vẫn dùng nhiều DUV cho các lớp ít đòi hỏi hơn.
Trên thực tế, các nhà máy lập kế hoạch năng lực EUV nhiều năm trước vì giao hàng công cụ, chuẩn bị fab (cấp điện, kiểm soát rung, tích hợp cleanroom) và chín muồi quy trình (masks/resist/metrology) phải đồng bộ.
Truy cập EUV tập trung cao và các công cụ có thể quyết định khu vực nào sản xuất được chip tiên tiến ở quy mô lớn. Điều này biến EUV thành một điểm nghẽn chiến lược.
Kiểm soát xuất khẩu có thể hạn chế chuyển giao công nghệ tới một số điểm đến hoặc mục đích sử dụng nhất định, dẫn tới dịch chuyển nơi đặt năng lực và tăng bất định trong hoạch định fab dài hạn.
Giá của máy EUV phản ánh độ chính xác cực cao, sản lượng sản xuất thấp, và chu trình kiểm tra/điều chỉnh lâu dài. Nhưng giá niêm yết chỉ là một phần.
Fabs quan tâm tới tổng chi phí sở hữu:
Sụt nhỏ trong khả năng sẵn có có thể làm giảm mạnh sản lượng wafer.
High-NA EUV tăng numerical aperture (NA), cho phép khắc chi tiết hơn và có thể giảm bớt các thủ thuật trên lớp nhỏ nhất.
Nó không phải là công tắc thần kỳ vì resists, masks, kiểm tra và thông lượng phải đồng thời trưởng thành. Hãy kỳ vọng việc áp dụng dần dần và đội công cụ hỗn hợp (High-NA EUV + EUV tiêu chuẩn + DUV) trong nhiều năm.
