In de voortdurende zoektocht naar het verkleinen van transistorgroottes en het verbeteren van chipprestaties en efficiëntie, is de hightechsector bezig met twee belangrijke lijnen van ontwikkeling. Aan de ene kant wordt gewerkt aan hyperpreciese lithografietechnologieën, en aan de andere kant worden nieuwe materialen en transistorarchitecturen ontwikkeld die het miniaturisatieproces moeten voortzetten, zelfs wanneer silicium zijn fysieke grenzen nadert.
Intel Foundry heeft recent een belangrijke mijlpaal aangekondigd in deze dubbele strategie. Het bedrijf heeft samen met ASML de acceptatietestfase bereikt voor de nieuwste EUV-lithografiemachine, de TWINSCAN EXE:5200B. Dit apparaat behoort tot de geavanceerde High NA EUV-technologie, die bedoeld is om nog fijnere patronen op chips te kunnen printen met hogere snelheid, betere precisie en verbeterde controle. Tegelijkertijd presenteren Intel en Imec resultaten van de fabricage op wafels van 300 mm met nieuwe 2D-materialen voor transistors, wat een belangrijke stap is richting verdere miniaturisatie onder de limieten van silicium.
High NA EUV: van “werkt” naar “produceert”
Voor lithografiebedrijven is het niet genoeg dat een nieuwe machine een kleinere patroondeel aankan; het gaat erom dat die technologie ook op commerciële schaal efficiënt en betrouwbaar kan worden ingezet. De recente ontwikkeling van de EXE:5200B door Intel vertegenwoordigt een overgang van technische validatie naar praktische productiegeschiktheid. Volgens de gedeelde gegevens behoudt deze machine de hoge resolutie van zijn voorganger, de EXE:5000, maar maakt het mogelijk om tot wel 175 wafels per uur te produceren met een overlay fout van slechts 0,7 nanometer.
Deze verbeteringen worden mogelijk gemaakt door technologische innovaties, waaronder een krachtigere EUV-bron, een nieuwe wafer-handling architectuur die logistiek en consistentie verbetert, en een strenger procescontrole voor de uitlijning tussen lagen. Deze stappen zijn essentieel om High NA EUV op grote schaal in het fabrieksproces te integreren en daarmee de productie te optimaliseren en het aantal defecten te verminderen.
Wat verandert deze nieuwe machine?
De technologische details wijzen op drie kerninnovaties: een krachtigere EUV-bron die snellere belichting en minder randproblemen mogelijk maakt; een geavanceerde wafer-opslag die stabiliteit en herhaalbaarheid verbetert; en een nauwkeurigere uitlijning, cruciaal voor complexe patronen bij de nieuwste node-ontwikkelingen. Deze ontwikkelingen maken het gemakkelijker om designregels flexibeler toe te passen, stappen te reduceren en meer defectvrije chips te produceren, waarmee de spanningsboog tussen technologische haalbaarheid en industriële toepassing wordt ingekort.
Transistoren 2D en de toekomst van de fabricage
Een andere veelbelovende richting is de ontwikkeling van transistors gebaseerd op 2D-materialen. Groeit de vraag naar nog kleinere en efficiëntere chips, dan zullen siliciumtrajecten steeds meer beperkingen ondervinden. Bijzondere materialen zoals TMDs (dicalcogenurogenen van overgangsmetalen), zoals MoS₂ en WSe₂, tonen potentieel voor ultradunne kanalen met betere stroomcontrole.
Intel en Imec hebben onlangs een doorbraak gepresenteerd in de integratie van deze materialen in wafels van 300 mm, inclusief geavanceerde contactvorming en gate-structuren. Door gebruik te maken van een speciaal lasersnijproces om selectief oxide te etsen zonder het kanaal van het 2D-veld te beschadigen, wordt de fabricage realistischer voor productie. Dit betekent dat we stappen zetten richting het betrouwbaar en schaalbaar maken van 2D-transistoren voor praktische toepassingen.
Rol van “manufacturability”
Voor zowel High NA EUV als nieuwe materialen geldt dat het succes van innovaties niet alleen afhangt van wat mogelijk is op laborniveau. Het gaat er vooral om of deze technieken op grote schaal, betrouwbaar en kosteneffectief kunnen worden toegepast. Intel benadrukt dat discipline en integratie met bestaande fabricagetools cruciaal zijn om van onderzoek naar massaproductie te komen. Samenwerking met partijen als ASML en Imec versnelt die overgang en verkleint de risico’s.
Kortom, de toekomst van chipproductie voor AI, high-performance computing en andere veeleisende toepassingen ligt in een combinatie van geavanceerde lithografietechnologieën en nieuwe materialen die schaalbaar en manufacturably zijn. Het pad naar de volgende generaties chips wordt niet bepaald door één enkele doorbraak, maar door het samenspel van meerdere technologische vooruitgangen die samen de productie klaarstomen voor de uitdagingen van morgen.