Memperkecil dimensi transistor sangat penting untuk melanjutkan peningkatan kinerja chip, sehingga industri semikonduktor berupaya berbagai cara untuk membuat transistor lebih kecil. Di tahun-tahun mendatang, para pembuat chip akan mengadopsi alat litografi ultraviolet ekstrim (EUV) high-NA terbaru dari ASML, yang akan sangat berguna untuk node fabrikasi kelas pasca-3nm. Tapi apa selanjutnya? ASML mengatakan bahwa Hyper-NA saat ini sedang dieksplorasi untuk alat-alat baru yang belum ditentukan yang akan hadir pada tahun 2030-an untuk memberi daya pada chip generasi masa depan.
“Hyper-NA dengan NA lebih tinggi dari 0,7 tentunya merupakan peluang yang akan semakin terlihat mulai sekitar tahun 2030,” tulis Martin van den Brink, chief technology officer ASML, dalam Laporan Tahunan ASML 2023 (via Bits & Chips). “Ini mungkin paling relevan untuk Logika – dan harganya harus lebih terjangkau [High-NA EUV] pola ganda — tetapi ini juga bisa menjadi peluang untuk DRAM. Bagi kami, hal terpentingnya adalah Hyper-NA mendorong platform kemampuan EUV kami secara keseluruhan untuk meningkatkan biaya dan waktu tunggu.”
Alat EUV ASML saat ini terdiri dari model NA Rendah, yang menampilkan optik 0,33 NA dan dapat mencapai dimensi kritis (CD) 13,5 nm. Itu cukup untuk menghasilkan jarak logam minimum 26 nm dan perkiraan jarak ruang interkoneksi sebesar 25–30nm ujung ke ujung dengan pola eksposur tunggal. Dimensi ini cukup baik untuk node produksi kelas 4nm/5nm. Namun, industri akan membutuhkan pitch 21-24nm untuk 3nm, itulah sebabnya teknologi proses N3B TSMC dirancang untuk menggunakan pola ganda Low-NA EUV untuk mencetak pitch sekecil mungkin. Pendekatan ini dinilai sangat mahal.
Sistem High-NA EUV generasi berikutnya dengan optik 0,55 NA akan mencapai CD 8nm, yang akan cukup untuk mencetak pitch logam minimum sekitar 16nm, yang akan berguna untuk node di luar 3nm dan diharapkan cukup baik bahkan untuk node 1nm, setidaknya menurut angka yang dibayangkan oleh Imec.
Namun pitch logam akan menjadi lebih kecil lagi melebihi 1nm, sehingga industri akan membutuhkan alat yang lebih canggih dibandingkan perangkat High-NA ASML. Hal ini membawa kita ke alat Hyper-NA dengan optik proyeksi aperture numerik yang lebih tinggi. CTO ASML, Martin van den Brink, mengonfirmasi dalam sebuah wawancara dengan Bits & Chips bahwa kelangsungan teknologi Hyper-NA sedang diselidiki. Namun, belum ada keputusan akhir yang diambil.
Meningkatkan bukaan numerik optik proyeksi adalah proses mahal yang melibatkan perubahan signifikan pada desain alat litografi. Secara khusus, hal ini mencakup dimensi fisik alat berat, kebutuhan untuk mengembangkan banyak komponen baru, dan dampak peningkatan biaya. Mesin Low-NA EUV Twinscan NXE berharga $183 juta atau lebih tinggi tergantung pada konfigurasinya, dan alat High-NA EUV Twinscan EXE akan dihargai $380 juta atau lebih tinggi tergantung pada konfigurasi, ASML baru-baru ini mengungkapkan. Hyper-NA memerlukan biaya lebih dari itu, sehingga ASML harus menjawab dua pertanyaan: apakah hal ini dapat dilakukan secara teknologi dan apakah hal ini layak secara ekonomi bagi para pembuat chip logika terkemuka.
Hanya tersisa tiga pembuat chip terdepan: Intel, Samsung Foundry, dan TSMC. Rapidus yang berbasis di Jepang belum berkembang menjadi pesaing yang layak. Jadi, meskipun litografi Hyper-NA EUV diperlukan, biayanya harus cukup terjangkau.
“Pengenalan Hyper-NA akan ditentukan oleh sejauh mana kita dapat mengurangi biaya,” kata Martin van den Brink kepada Tweakers.net tahun lalu. “Saya telah berkeliling dunia beberapa kali dan telah berbicara dengan pelanggan tentang perlunya dan keinginan Hyper-NA. Dalam beberapa bulan terakhir, saya mendapatkan keyakinan dan wawasan bahwa pelanggan ingin menurunkan resolusi lebih jauh lagi, sehingga ada kemungkinan karena penggunaan Hyper-NA untuk produksi massal logika dan chip memori memang ada. Itu akan terjadi sekitar dekade berikutnya. Tapi itu tergantung pada biayanya.”