De Toekomst van de Halfgeleiderindustrie: ASML’s TWINSCAN EXE:5200B en High-NA EUV Lithografie
Met de steeds toenemende vraag naar kleinere, efficiëntere microchips wordt de toekomst van de halfgeleiderindustrie steeds sterker gekoppeld aan de mogelijkheid om steeds kleinere transistors op siliciumwafels te graveren. Op dit gebied blijft ASML, het Nederlandse bedrijf dat de lithografiemarkt leidt, opnieuw een mijlpaal bereiken met zijn systeem TWINSCAN EXE:5200B. Dit is de tweede generatie van hoog-numerieke aperture EUV-lithografiesystemen (High-NA, 0,55 NA).
Wat is High-NA EUV Lithografie?
Lithografie is het hart van het fabricageproces van microchips: het vereist het projecteren van licht op een siliciumwafel bedekt met fotosensitief materiaal om nanometer-schaalpatronen af te drukken.
- Huidige EUV-systemen werken met een golflengte van 13,5 nm en een numerieke apertuur (NA) van 0,33.
- Met High-NA (0,55) kunnen ingenieurs een hoger afbeeldingscontrast en een resolutie tot 8 nm behalen, waardoor kenmerken tot 1,7 keer kleiner in één belichting kunnen worden gedrukt.
De EXE:5200B combineert deze precisie met verbeteringen in de EUV-lichtbron, die gebaseerd is op plasma dat wordt gegenereerd door het vernevelen van tinne droppels met lasers, en met geavanceerde optieken ontwikkeld samen met ZEISS SMT, geoptimaliseerd om aberraties te verminderen.
Waarom is dit belangrijk: Dichtheid en Productiviteit
Het nieuwe systeem van ASML biedt:
- 40% meer afbeeldingscontrast in vergelijking met de huidige NXE-systemen.
- Een resolutie van 8 nm, cruciaal voor toekomstige nodes van 14A en verder.
- Hogere productiviteit, omdat wafels sneller kunnen worden belicht dankzij een krachtigere EUV-bron.
Dit resulteert in meer chips per wafel, minder complexiteit in processen en hogere prestaties in massaproductie.
Van Theorie naar Productie
Het verhaal van EUV is lang: van de eerste prototypes in de jaren ’80 en ’90 tot de lancering van de NXE:3300 in 2013. De grote doorbraak vond plaats in 2016, toen de technologie op significante schaal werd geadopteerd.
De overgang naar High-NA betekent nu een tweede revolutie. Het eerste EXE-systeem werd in december 2023 geleverd en massaproductie wordt verwacht voor 2025-2026.
De Kosten van de Toekomst: Een Miljardeninvestering
De vooruitgang gaat echter niet zonder controverse. De EXE:5200B kost ongeveer 380 miljoen dollar per eenheid, vergeleken met 235 miljoen voor conventionele EUV-systemen. Deze kostenstijging verklaart waarom fabrikanten zoals Intel al hebben gewaarschuwd dat hun toekomstige nodes (14A) duurder zullen zijn dan de huidige (18A), ook al met aanzienlijke voordelen in efficiëntie en dichtheid.
De uitdaging is dubbel: de investering rechtvaardigen voor klanten van de gieterij en aantonen dat de productiviteit de initiële kosten zal compenseren.
ASML’s Visie: Hardware en Software Onscheidbaar
Hoewel velen ASML beschouwen als een puur hardwarebedrijf, benadrukt het bedrijf dat zijn systemen een hybride zijn van optica, precisie-mechanica en geavanceerde software.
- De hardware is de “Batman”, verantwoordelijk voor het fysieke deel.
- De software is de “Robin”, onmisbaar voor het corrigeren van imperfecties, het beheren van aberraties en het mogelijk maken dat de machines hun fysieke limieten bereiken.
Zonder deze gezamenlijke innovaties zou het onmogelijk zijn om chips te fabriceren met miljarden transistors op een wafelformaat ter grootte van een hand.
Strategische en Wereldwijde Impact
De komst van High-NA is niet alleen een technologische vooruitgang: het is een strategische zet om de macht in de industrie te verdelen.
- Voor Intel is het de sleutel tot zijn 14A-node en de strategie voor gieterijen (IFS).
- Voor TSMC en Samsung is het de vraag of ze High-NA spoedig adopteren of conventionele EUV gebruiken om de kosten laag te houden.
- Voor Europa is het succes van ASML cruciaal: het is de enige regio die deze kritische technologie beheert, in een context van geopolitieke spanningen en digitale soevereiniteit.
Veelgestelde Vragen over EUV High-NA en de EXE:5200B
Wat is het verschil tussen conventionele EUV en EUV High-NA?
Conventionele EUV (0,33 NA) biedt resoluties tot 13 nm. High-NA (0,55 NA) verbetert het contrast en maakt resoluties van 8 nm mogelijk, met 2,9 keer grotere dichtheden.
Waarom is de EXE:5200B zo duur?
Omdat het optieken van ZEISS van atomaire precisie, EUV-bronnen op basis van krachtige lasers en mechanische systemen samenbrengt die wafels met extreme snelheid en nanometrische precisie kunnen verplaatsen. Elke eenheid kost ongeveer 380 miljoen dollar.
Welke fabrikanten zullen EUV High-NA gebruiken?
Intel heeft het gebruik in de 14A-node al bevestigd. TSMC en Samsung overwegen nog of ze het snel zullen adopteren of wachten.
Wanneer is het beschikbaar voor massaproductie?
De eerste EXE systemen zijn al geleverd (sinds 2023) en massaproductie wordt verwacht tussen 2025 en 2026.