Un institut russe développe son propre scanner de lithographie qui pourrait produire des puces utilisant des technologies de fabrication de classe 7 nm. La machine est en cours de développement, avec le projet de la construire d’ici 2028. Lorsqu’elle sera prête, elle devrait être plus efficace que l’outil Twinscan NXT:2000i d’ASML, dont le développement a pris plus d’une décennie.
Après que la Russie a déclenché sa guerre sanglante contre l’Ukraine le 24 février, Taïwan n’a pas tardé à interdire les expéditions de puces avancées vers le pays. Les États-Unis, le Royaume-Uni et l’UE ont ensuite enchaîné avec des sanctions qui interdisent effectivement à pratiquement tous les fabricants de puces sous contrat avec des fabs avancées de travailler avec des entités russes. De plus, des entreprises comme Arm ne peuvent pas concéder sous licence leurs technologies à des concepteurs de puces basés en Russie. En conséquence, le gouvernement russe a lancé un programme national pour développer la propre technologie de fabrication de classe 28 nm du pays d’ici 2030, rétroconcevoir autant de puces étrangères que possible et former les talents locaux à travailler sur des puces nationales.
Cependant, il y a un problème avec un nœud de production de classe 28 nm d’ici 2030. L’usine la plus avancée de Russie peut produire des puces en utilisant une technologie de fabrication de 65 nm. Pendant ce temps, les fabricants américains et européens d’outils de fabrication ne peuvent pas fournir leur équipement à la Russie en raison des sanctions, de sorte que le pays doit concevoir et construire un équipement de production de plaquettes domestique s’il veut adopter un nœud de 28 nm. Essentiellement, ce qui a pris des décennies à des entreprises comme ASML et Applied Materials pour se développer et itérer doit être fait en environ huit ans.
Apparemment, l’Institut russe de physique appliquée de l’Académie russe des sciences a l’intention de dépasser toutes les attentes et de produire un scanner de lithographie capable de 7 nm d’ici 2028, selon ses plans publiés sur le site Web de développement de la stratégie de Nizhy Novgorod (via CNews).
Un scanner de lithographie moderne capable de traiter des plaquettes à l’aide d’une technologie de traitement de classe 7 nm est un appareil très complexe qui implique une source de lumière haute performance, une optique sophistiquée et une métrologie précise, pour ne citer que quelques éléments critiques. Cependant, en tant qu’université de physique appliquée de premier plan en Russie, l’IAP estime qu’elle peut développer un tel outil en un temps relativement court.
L’outil sera quelque peu différent des scanners produits par des sociétés comme ASML ou Nikon. Par exemple, IAP prévoit d’utiliser une source lumineuse > 600 W (puissance totale, pas de puissance focale intermédiaire) avec une longueur d’onde d’exposition de 11,3 nm (la longueur d’onde EUV est de 13,5 nm), ce qui nécessitera des optiques considérablement plus sophistiquées que celles qui existent aujourd’hui. Étant donné que la source lumineuse de l’appareil sera d’une puissance relativement faible, cela rendra l’outil plus compact et plus facile à construire. Pourtant, cela signifie également que sa production de scanner sera considérablement inférieure à celle des outils modernes à ultraviolet profond (DUV). Cela pourrait ne pas être un problème, selon IAP.
En ce qui concerne le timing, IAP est peut-être un peu trop optimiste. Pour tout ce qui est en dessous de 32 nm, les fabricants de puces utilisent la lithographie dite par immersion (qui est essentiellement un booster pour les outils DUV). ASML a présenté son premier système de lithographie par immersion – le Twinscan XT: 1250i – à la fin de 2003 avec un plan pour en livrer un au troisième trimestre 2004 pour produire des puces logiques de 65 nm et des DRAM à demi-pas de 70 nm. Il a fallu environ cinq ans à l’entreprise et une autre génération d’outils pour annoncer son Twinscan NXT:1950i compatible 32 nm fin 2008, les livraisons aux clients commençant en 2009.
Ensuite, il a fallu environ neuf ans au leader du marché pour livrer son outil Twinscan NXT: 2000i DUV compatible 7 nm et 5 nm en 2018. TSMC a utilisé des outils moins avancés avec multi-motifs pour sa technologie de fabrication N7 de première génération, mais le calendrier d’ASML Les introductions montrent à quel point il est difficile de passer de 65 nm à 7 nm. Il a fallu 14 ans à ASML pour passer de 65 nm à 7 nm. Maintenant, IAP, qui n’a aucune expérience dans la production de puces ni de liens avec les fabricants de puces, a l’intention de construire une machine capable de 7 nm pour la production en volume à partir de zéro dans environ six ans. Bien que le plan ne semble pas réalisable, il semble qu’IAP soit plein d’enthousiasme.
« ASML, le leader mondial de la lithographie, développe son système de lithographie EUV depuis près de 20 ans et la technologie s’est avérée incroyablement complexe », a déclaré Nikolai Chkhalo, directeur adjoint de l’Institut de physique des microstructures de l’Académie russe des sciences. pour le développement scientifique et technologique. « L’objectif principal d’ASML dans ce cas était de maintenir la productivité extrêmement élevée qui n’est nécessaire que dans les plus grandes usines du monde. En Russie, personne n’a besoin d’une productivité aussi élevée. Dans notre travail, nous partons des besoins et des tâches auxquels sont confrontés les microélectronique – et ce n’est pas tant une question de quantité, mais de qualité. Tout d’abord, nous devons passer à nos propres processus de fabrication, développer nos propres normes de conception, nos propres outils, ingénierie, matériaux, donc notre propre chemin est inévitable ici . En fait, nous devons trouver un équilibre entre simplicité et performance. »
IAP prévoit de construire un scanner alpha entièrement fonctionnel d’ici 2024. Celui-ci n’aura pas à offrir une productivité élevée ou une résolution maximale mais devra fonctionner et être attractif pour les investisseurs potentiels. IAP a l’intention de construire une version bêta du scanner avec une productivité et une résolution plus élevées d’ici 2026. Cette machine devrait être prête pour la production de masse, mais sa productivité ne devrait pas être à son maximum. La dernière itération du scanner litho devrait voir le jour en 2028. Elle devrait disposer d’une source de lumière performante (d’où une meilleure productivité), d’une meilleure métrologie et de capacités globales. On ne sait pas combien de ces machines IAP et/ou ses partenaires de production seront en mesure de produire d’ici 2028.
Il convient de noter que l’équipement de fab ne se limite pas aux scanners de lithographie. Il existe d’autres types de machines effectuant des opérations de gravure, de dépôt, d’élimination de réserve, de métrologie et d’inspection qui ne sont pas fabriquées en Russie. De plus, il existe des machines un peu moins avancées comme les générateurs d’air et d’eau ultrapurs qui ne sont pas non plus produits en Russie. Même si IAP RAS parvient à construire un outil de lithographie, la Russie sera encore à quelques centaines d’outils pour construire une fab moderne. De plus, les fabs ont besoin de matières premières ultra pures produites dans des pays qui ne fourniront pas à la Russie.