У світі є кілька «машин цивілізації», а їхній виробник тримає в кулаці весь ринок електроніки

Ми живемо в незвичайний час, спостерігаємо за безпілотними авто, чуємо новини про запуск кораблів на Марс і користуємося найпотужнішими гаджетами, які вміщаються в долоні.

За всі ці та багато інших радостей 21 століття відповідальна електроніка на чолі з процесорами, «електронними мізками», які обробляють команди і контролюють роботу гаджетів.



Подивіться на головну машину нашої цивілізації, яка створює найпередовіші, 7-й і 5-й нанометрові процесори. Таких машин всього кілька в світі, кожна з них коштує величезних грошей, а їхній виробник здатний тримати в кулаці практично весь ринок електроніки.


Хто створює такі машини?

У Нідерландах є невелике місто Ейндховен, в якому розташована штаб-квартира компанії ASML. На відміну від таких монстрів ринку, як Intel або Samsung, про неї мало хто знає.

Однак, саме ця компанія може зробити прорив в області мікроелектроніки: ASML є єдиним в світі виробником станків для фотолітографії в глибокому ультрафіолеті. Точніше, ця машина називається не станок, а степпер: крок за кроком цей складний агрегат робить новітні процесори з розміром напівпровідникових структур до 5 нанометрів. Саме настільки виростає ваш ніготь за 5 хвилин.


EUV-степпер в розрізі. Ілюстрація з сайту ASML

З 1995 року ASML зробила ставку на фотолітографію в глибокому ультрафіолеті, і пообіцяла поставку перших степперів EUV світовим техногігантам до 2007 року.

Однак, перші комерційні зразки таких машин з'явилися лише в 2018 році. А вже в 2019 році Samsung випустив 7-нанометровий процесор Exynos 9825 SoC, зроблений саме на степпері від ASML.


Як працює EUV-машина, і при чому тут «закон Мура»?

Фотолітографія в глибокому ультрафіолеті - найпередовіша технологія, яка використовується при виготовленні напівпровідникових інтегральних схем.

Під час роботи степпера малюнок з маски креслення крок за кроком переноситься на різні частини напівпровідникової пластини. Після кожного кроку проводиться додаткова перевірка правильності позиціонування.


Ваккуумная камера, один з елементів степпера

Під час роботи степпера всередині кожну секунду кілька високоенергетичних лазерів на вуглекислому газі вдаряють по 50 000 краплях рідкого олова, які падають в спеціальну камеру. Після обробки лазером кожної краплі виникає плазма, яка випромінює світло потрібної довжини хвилі рівною 13,5 нанометрів.

Далі світло збирається, фокусується і відбивається від маски у ваккуумі, щоб перенести візерунок на кремнієву пластину.

Закон Мура свідчить, що кількість компонентів на конкретній площі подвоюється приблизно кожні два роки. Фотолітографія в глибокому ультрафіолеті дозволяє травити все дрібніші компоненти, збільшуючи кількість транзисторів на чіпі відповідно до цього закону.

Після успішного перенесення візерунка пластина обробляється реагентами, щоб змити частину фоторезиста і проявити малюнок на пластині. Потім до кремнієвої пластини додаються домішки для створення напівпровідникового ефекту і всі стадії повторюються заново до закінчення створення структури мікроплати.


Скільки коштує така машина і що буде далі?

Степпер від ASML складається з 100 000 деталей, коштує близько 120 мільйонів доларів і поставляється в 40 вантажних контейнерах. Аналогів продукції ASML просто не існує. На сьогоднішній день нідерландська компанія є абсолютним монополістом у виробництві найбільш передових компонентів електроніки.


120 мільйонів доларів на одному фото

Але навіть тут прогрес не стоїть на місці: в ASML вже створюють нове покоління степперів з кращого оптикою, які зможуть обробляти більше кремнієвих пластин на годину.

У майбутніх машинах планується використовувати більш потужні лазери, а частота падіння крапель олова збільшена з 50 000 до 80 000 Гц. Випуск перших комерційних моделей заплановано на 2033 рік.

---

© знайдено в мережі