Без использования новых материалов переход к более современным техпроцессам стал невозможным
Полупроводниковая отрасль стоит на пороге смены технологической парадигмы. Освоение ангстремных норм (менее 2 нм) больше не упирается в возможности литографического оборудования. Как заявляют ведущие эксперты отрасли, ключевым фактором, определяющим прогресс, становятся инновации в химии и расходных материалах. Это означает, что гонка за нанометрами превращается в гонку за атомарной точностью обработки.
Материалы против литографии: кто определяет будущее чипов?
Технический директор компании Entegris, одного из крупнейших поставщиков расходных материалов для полупроводниковой промышленности, Джеймс О’Нил в ходе недавнего интервью подчеркнул, что центр тяжести в производстве чипов сместился. Если раньше возможности литографических машин (например, EUV-сканеров) создавали «узкое горло», то теперь эту роль взяли на себя передовые химикаты и очищающие растворы. Именно они, по словам О’Нила, обеспечивают дальнейший рост производительности транзисторов.
Мнение Merck: «Эра материалов» наступает
Генеральный директор электронного бизнеса химической корпорации Merck Кай Бекманн полностью поддержал эту точку зрения. Он отметил, что последние двадцать лет прогресс действительно определяло литографическое оборудование. Однако, по его словам, следующее десятилетие клиенты компании уже называют «эрой материалов». «Инструменты по-прежнему важны, но теперь именно материалы обеспечивают разницу», — заявил Бекманн. Это утверждение справедливо не только для логических схем, но и для микросхем памяти. Например, твердотельная память 3D NAND уже использует более 230 слоев в массовом производстве, а в перспективе их количество может вырасти до 500, что предъявляет колоссальные требования к однородности нанесения и травления.
Атомарная точность: химия как искусство распыления
Чтобы проиллюстрировать сложность задачи, технический директор Entegris привел яркую метафору. Он сравнил работу с химикатами при производстве современных чипов с трехмерной структурой транзисторов с процессом покраски небоскребов Нью-Йорка с вертолета. Покрытие должно лечь идеально ровно по всей высоте зданий, после чего необходимо аккуратно «помыть улицы», не повредив постройки. В реальности эта задача решается на атомарном уровне, где чистота используемых растворов напрямую определяет процент брака. Любая примесь или неравномерность слоя могут сделать дорогостоящую пластину непригодной.
Медь, молибден и другие: поиск идеального проводника
Параллельно с этим меняется и сама элементная база. Медь, десятилетиями служившая основным проводником, подходит к пределам своих возможностей. По мере уменьшения размеров транзисторов встает вопрос о поиске альтернатив, таких как молибден. Переход на новые литографические нормы может потребовать полного пересмотра набора используемых материалов. Это не просто технологическая задача, а вопрос колоссальных инвестиций.
Генеральный директор Entegris Бертран Лой убежден, что столь высокий порог входа сделает рынок практически недоступным для новичков. По его мнению, вектор развития отрасли продолжат формировать сложившиеся гиганты. «Крупные компании будут становиться сильнее и демонстрировать готовность к инвестициям, поскольку именно это обеспечит их конкурентное преимущество», — резюмировал Лой.
Еще несколько лет назад дискуссии о переходе на 2-нм техпроцесс вращались вокруг способности ASML поставлять High-NA EUV-сканеры. Сейчас же в центре внимания оказались производители химикатов и расходных материалов, такие как Entegris, Merck и их конкуренты. Именно от их способности создавать сверхчистые реактивы и травители зависит, сможет ли отрасль преодолеть физические ограничения и выйти на новый уровень производительности.
Смена приоритетов с «железа» на «химию» кардинально меняет расклад сил на рынке. Если раньше успех зависел от количества купленных литографических машин, то теперь он зависит от глубины научных исследований в области материаловедения. Это означает, что компании, владеющие патентами на новые полимеры, фоторезисты и травильные растворы, получат рычаги влияния, сопоставимые с производителями оборудования. Для потребителей это обернется дальнейшим удорожанием чипов, так как входной билет в «эру материалов» требует многомиллиардных R&D-затрат, которые неизбежно будут заложены в конечную цену продукции.
