В десять раз лучше: Революционное новое производство микросхем может сэкономить энергию и деньги

Для производства крошечных структур нынешних и будущих компьютерных чипов используется свет, который с длиной волны чуть более 10 нанометров уже тяготеет к рентгеновским лучам. Если быть точным, это чрезвычайно ультрафиолетовый свет, или сокращенно EUV.

Как и в случае с рентгеновскими лучами, это создает серьезную проблему. Чрезвычайно высокоэнергетическое излучение проникает практически во все материалы, к сожалению, также и в зеркала, необходимые для литографии, с помощью которой свет точно направляется для получения электронных схем.

Из всего лазерного излучения, испускаемого CO2-лазером, только 2 процента энергии в конечном итоге достигает пластины. Так что потенциал для улучшения очень велик.

Последствия многогранны

На сайте Окинавского института науки и технологии был представлен метод, призванный заменить предыдущую, очень неэффективную технологию. Поскольку свет EUV нельзя просто направить с помощью обычных оптических устройств, требуются сложные схемы с зеркалами в форме полумесяца, которые обычно требуют десяти отражений.

Каждое отражение значительно снижает энергию света. Поэтому кажется вполне логичным радикально сократить эту схему до всего двух зеркал. Помимо прочего, такое упрощение стало возможным благодаря двум параллельным, невзаимодействующим источникам света, оба из которых светят на фотомаску для литографии под противоположными углами.

Оба зеркала имеют отверстие посередине, чтобы добиться такой же точности лазерного излучения, как и в предыдущем методе. В настоящее время возможно разрешение в 10 нанометров. При дальнейшей оптимизации можно будет достичь 7 нанометров, а в перспективе - 5 или 2 нанометров.

Экономия энергии в результате такого упрощения значительна. Вместо 200-ваттного лазера потребуется всего 20 ватт мощности. Это составляет десятую часть от прежних требований к мощности, что позволит снизить мощность, необходимую для целой фабрики по производству чипов, с 1 мегаватта до 100 киловатт.

Согласно статье, экономия может быть еще больше. Маленькие, более слабые лазеры, конечно, дешевле в производстве, но также дешевле и в обслуживании. Это относится и ко всей дальнейшей конструкции.

Расходы на электроэнергию, технологии и эксплуатацию могут быть значительно снижены, а это значит, что компьютерные чипы также можно будет производить на месте, вдали от огромных фабрик. Кризисы с заметными перебоями в поставках чипов, подобные тем, что недавно произошли в период между 2020 и 2022 годами, в таком случае будут гораздо менее реальны.