¿Qué avances tecnológicos son necesarios para superar el nodo de proceso de semiconductores de 11 nm?

Answer 1

El mayor avance necesario en este momento es la litografía mejorada. Si bien técnicamente podemos llegar por debajo de ese nodo con algunas técnicas de diseño múltiple muy cuidadosas e inteligentes, el rendimiento es más bajo de lo que es necesario para tener productos rentables de alto volumen. Es decir, a menos que pueda ponerles un precio más alto.

La industria de los semiconductores ha puesto todas sus fichas de apuestas en la litografía ultravioleta extrema, en la que la longitud de onda del láser se reduce de la corriente ~ 190 nm a una pequeña pequeña de 14 nm.

La litografía de EUV tiene problemas. Primero, hasta ahora no hay materiales viables que sean transparentes a la luz de 14 nm, por lo que el uso de lentes y fotomascaras transparentes está descartado. Todo tiene que hacerse por reflexión. Ah, e incluso los mejores espejos son reflectores de luz EUV pobres en orina, que manejan solo ~ 90% de reflectancia, por lo que todo debe hacerse con la menor cantidad de rebotes posible. El otro gran problema es que las fuentes de luz EUV realmente apestan. Lo mejor que tenemos hasta ahora implica golpear un plasma en estaño gasificado para el medio de ganancia, y cuando lo hacemos, la potencia es demasiado baja para operaciones de alto rendimiento.

Combinando las dos debilidades del EUV, lleva suficiente tiempo hacer la exposición de que en nuestros nodos de proceso actuales en realidad es más económico hacer patrones múltiples. Pero los nodos de proceso de próxima generación, EUV podrían valer la pena, y para entonces podríamos tener fuentes ópticas mucho mejores.

Answer 2

En un nivel muy amplio, es probable que tengamos que alejarnos del uso de la luz para crear las características más pequeñas. Ya estamos utilizando muchos trucos elegantes e ingeniosos para exprimir características que son mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz (que no hace mucho tiempo se consideraba poco práctico, si no imposible).

Todavía hay más trucos bajo la manga, pero en algún momento tienes que enfrentar el hecho de que exprimir la luz no va a funcionar para siempre. Puede usar luz de longitud de onda más corta, pero eso se vuelve difícil cuando comienza a hablar sobre cosas como los rayos X, que responden extremadamente débilmente a cosas como lentes y espejos porque simplemente atraviesan la mayoría de los materiales.

Una rama del desarrollo en este horizonte es utilizar las llamadas técnicas de nanoensamblaje “de abajo hacia arriba”. Eso significa que, en lugar de imponer un patrón sobre el material desde “arriba hacia abajo” al iluminarlo, induce la creación de un patrón desde “abajo hacia arriba”.

Un ejemplo de esto es el crecimiento de nanocables, que ya es capaz de producir características realmente pequeñas que se han convertido en transistores realmente pequeños. Sin embargo, el desafío aquí es que en los laboratorios de investigación el crecimiento ocurre de manera bastante aleatoria y luego los nanocables se seleccionan y procesan a mano uno por uno. En este punto de la investigación, solo queremos mostrar que se puede hacer un solo transistor. Pasarán años antes de que estos procesos puedan ampliarse a los millones y miles de millones de transistores necesarios para hacer una CPU.

Answer 3

Por mucho que aprecio la invitación por correo electrónico directo para responder a esta pregunta, ni siquiera puedo abordarla en un nivel superficial sin violar múltiples NDA y políticas de la compañía. Tal vez no debería haber respondido, pero sentí que podría ser grosero dado que estaba específicamente dirigido a responder. Tengo muchas ganas de ver quién, si es que alguien, responderá a esta pregunta y cómo. * elimina la demanda de abogado *