Kỷ nguyên mới trong sản xuất chip với công nghệ high NA EUV

Intel trở thành đơn vị đầu tiên trong ngành ứng dụng công nghệ High NA EUV vào sản xuất chip, qua đó tiếp tục khẳng định vị thế dẫn đầu về tiến trình sản xuất, với những thế hệ mới tân tiến hơn Intel 18A. 

Intel Foundry đánh dấu cột mốc quan trọng trong kỷ nguyên sản xuất bán dẫn với việc hoàn thiện máy quang khắc siêu cực tím (Extreme Ultraviolet, viết tắt EUV) sử dụng công nghệ khẩu độ số học lớn (High Numerical Aperture, viết tắt High NA) thương mại đầu tiên trong ngành bán dẫn, được đặt tại nhà máy của Intel ở Hillsboro, Oregon.

Được phát triển bởi ASML, công ty hàng đầu thế giới về sản xuất thiết bị quang khắc, hệ thống TWINSCAN EXE:5000 High NA EUV của Intel hiện đang trong quá trình hiệu chuẩn để sẵn sàng cho lộ trình sản xuất sắp tới của hãng. Điểm nổi bật của hệ thống nằm ở khả năng cải tiến vượt bậc về độ phân giải và khả năng thu nhỏ các chi tiết trên những thế hệ vi xử lý tiếp theo nhờ thiết kế quang học tiên tiến cho việc in bản mạch lên các tấm bán dẫn silicon (wafer) trở nên chính xác hơn, làm tiền đề cho sự ra đời của những bộ vi xử lý thế hệ mới mạnh mẽ hơn. 

Vai trò then chốt của công nghệ High NA EUV

Công nghệ High NA EUV sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển chip tiên tiến và sản xuất vi xử lý thế hệ mới. Là đơn vị đi đầu trong việc ứng dụng công nghệ High NA EUV, Intel Foundry sẽ sở hữu khả năng sản xuất chip với độ chính xác và quy mô chưa từng có. Nhờ vậy, Intel có thể phát triển những sản phẩm đột phá cả về tính năng và khả năng cần thiết để thúc đẩy tiến bộ trong lĩnh vực AI và các công nghệ mới nổi khác. 

Mới đây, ASML đã công bố về việc dùng phương pháp quang khắc để tạo ra các đường mạch chỉ dày 10 nanomet (nm) đầu tiên tại phòng thí nghiệm High NA tại trụ sở chính ở Veldhoven, Hà Lan. Đây là những đường mạch tối ưu nhất được in ra từ trước đến nay, thiết lập kỉ lục thế giới về độ phân giải tạo ra từ hệ thống quét quang khắc siêu cực tím (EUV lithography scanner). Thử nghiệm thành công này minh chứng rõ nét cho sự đột phá về thiết kế ống kính quang học trong máy quét High NA EUV từ đối tác của ASML, Zeiss. 

Những hình ảnh ấn tượng đã được in ra sau khi bộ phận quang học, cảm biến, và bệ đỡ của hệ thống hoàn thành vòng hiệu chuẩn ban đầu. Đây là bước đệm quan trọng để hệ thống hoạt động với công suất tối đa. Khả năng in các đường mạch chỉ dày 10nm của ASML với hệ thống quang khắc toàn trường (full field) có thể được xem là bước ngoặt quan trọng trong việc đưa công nghệ High NA EUV vào các hoạt động thương mại.

Tối ưu chi phí và hiệu năng với công nghệ mới

Bằng việc kết hợp với các tiến trình tiên tiến khác của Intel Foundry, công nghệ High NA EUV có khả năng in ra các chi tiết với kích thước nhỏ hơn 1,7 lần so với các công cụ EUV hiện hành. Điều này giúp thu nhỏ các chi tiết 2D, nâng mật độ bóng bán dẫn cao hơn 2,9 lần. Nhờ đó, Intel tiếp tục đi đầu trong việc phát triển các vi mạch có kích thước nhỏ hơn, mật độ cao hơn, góp phần phát triển Định luật Moore trong lĩnh vực sản xuất bán dẫn. 

So với 0.33NA EUV, công nghệ High NA EUV (hoặc 0.55NA EUV) mang lại độ tương phản hình ảnh cao hơn trên cùng chi tiết. Qua đó, công nghê này sử dụng ít ánh sáng hơn trong mỗi lần phơi sáng nhằm giảm thời gian cần thiết để in từng lớp và tăng sản lượng tấm bán dẫn.

Intel dự kiến sử dụng đồng thời cả hai hệ thống 0.33NA EUV và 0.55NA EUV cùng với các hệ thống quang khắc khác trong phát triển và sản xuất ra những sản phẩm chip tân tiến hơn,  bắt đầu với việc thử nghiệm trên tiến trình Intel 18A vào năm 2025 và tiếp tục được áp dụng vào sản xuất tiến trình Intel 14A. Bằng phương pháp này, Intel hướng tới tối ưu hóa chi phí và hiệu năng cho công nghệ sản xuất tiên tiến của mình.

Sứ mệnh tiên phong của Intel

Trong nhiều thập kỷ qua, Intel đã hợp tác chặt chẽ với ASML để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ quang khắc, từ quang khắc nhúng 193nm đến EUV và nay là High NA EUV. Thành quả hợp tác này chính là hệ thống quang khắc siêu cực tím TWINSCAN EXE:5000 - một trong những công cụ sản xuất chip tiên tiến nhất hiện nay. Việc ứng dụng công nghệ quang khắc High NA EUV đưa Intel trở thành đầu tàu trong việc triển khai Định luật Moore, đưa công ty bước vào Kỷ nguyên Angstrom.  

Hệ thống TWINSCAN EXE:5000 được vận chuyển đến Oregon bằng hơn 250 thùng chứa bên trong 43 container. Sau nhiều chuyến bay đến Seattle, các container được 20 xe tải vận chuyển đến Oregon. Tổng trọng lượng của mỗi hệ thống mới lên tới hơn 150 tấn.

Intel công bố kế hoạch ứng dụng công nghệ High NA EUV vào năm 2021. Đến năm 2022, Intel và ASML tiếp tục hợp tác để thúc đẩy phát triển công nghệ tiên tiến này. Theo kế hoạch, Intel sẽ trang bị hệ thống TWINSCAN EXE:5200B thế hệ mới với năng suất hơn 200 tấm bán dẫn mỗi giờ, qua đó khẳng định vị thế dẫn đầu của Intel trong ngành. 

Ông Mark Phillips, Chuyên gia của Intel kiêm Giám đốc mảng Quang khắc, Phần cứng và Giải pháp, Intel Foundry Logic Technology Development cho biết:“Với việc áp dụng công nghệ High NA EUV, Intel là đơn vị sở hữu hệ thống quang khắc toàn diện nhất trong ngành. Điều này giúp chúng tôi phát triển những tiến trình tương lai vượt trội hơn Intel 18A trong nửa sau của thập kỷ này".

Theo Intel