دستگاه لیتوگرافی EUV با چالش بعدی روبرو است
معرفی فناوری لیتوگرافی ماوراء بنفش فوق العاده (EUV) ممکن است تحت تأثیر افزایش نیازهای مصرف انرژی این فناوری باشد.
EUV یک فناوری کلیدی در آخرین فرآیند تولید تراشه است و اروپا همیشه از طریق ASML در هلند و IMEC در بلژیک در هسته اصلی این فناوری قرار گرفته است.
توسعه فناوری Nex High NaUV نسل بعدی پیچیده و پرهزینه است ، با مجموعه ای از تجهیزات به ارزش 350 میلیون دلار (تقریباً 2.5 میلیارد RMB).دولت ایالات متحده اخیراً از ایجاد یک مرکز 1 میلیارد دلاری در آلبانی ، نیویورک برای توسعه بیشتر این فناوری خبر داد.
اگرچه بودجه مراکز تحقیق و توسعه EUV عمدتاً برای قانون تراشه زنجیره تأمین Sovereign استفاده می شود ، اما باید روی مصرف برق و پایداری این فناوری تمرکز کند.
فناوری EUV مدتهاست که به لطف کسب ASML از سازنده آمریکایی Cymer EUV Light Source در سال 2013 در دست توسعه است. این فناوری همچنین در سال 2010 تاخیر در بحث و گفتگوهای پیرامون فناوری 7 نانومتری در سال 2015 و آتش سوزی در سال 2018 را نشان داد و موارد مختلف را برجسته کرد.به چالش می کشد که با آن روبرو است.
اینتل اظهار داشت که این شرکت به عنوان بخشی از گسترش ظرفیت خود ، استقرار تولید EUV را به اتمام رسانده و چهار گره فرآیند را طی پنج سال تکمیل می کند.این شرکت دستگاه های لیتوگرافی High Na EUV را در کارخانه توسعه خود در اورگان نصب کرده است.
پت گلدیسنر ، مدیرعامل اینتل اظهار داشت: "با استراتژی" پیشرو "ما ، اکنون می توانیم به سرعت به تقاضای بازار پاسخ دهیم. از آنجا که انتقال ما به EUV اکنون کامل شده است و Intel 18A (1.8nm) در حال راه اندازی است ، سرعت توسعه مادر اینتل 14A (1.4 نانومتر) و فراتر از گره ها طبیعی تر خواهد بود.
این شامل نصب تجهیزات EUV در کارخانه در Lexlip ، ایرلند در سال 2022 است. با این حال ، این دستگاه به خصوص از نظر ارتفاع به فضای بیشتری در کارخانه نیاز دارد ، بنابراین اغلب در ساختمانهای جدید استفاده می شود.
براساس گزارش ها ، سیستم NA EUV بالا دیگر توسط TSMC نصب شده است ، که همچنین در حال تحقیق در مورد فن آوری های فرآیند 1.8 نیوتن متر و 1.6 نیوتن متر است.
تجهیزات فعلی NA EUV نیاز به 1170 کیلووات مصرف برق دارد ، در حالی که هر سیستم NA EUV بالا به 1400 کیلووات قدرت نیاز دارد (به اندازه کافی برای تأمین یک شهر کوچک) و آن را به کارآیی بیشترین انرژی در فاب های نیمه هادی تبدیل می کند.از آنجا که تعداد فاب های ویفر مجهز به EUV همچنان در حال افزایش است ، تقاضا برای برق نیز افزایش می یابد و چالش هایی برای زیرساخت های قدرت و پایداری ایجاد می کند.
TechInsights در حال حاضر 31 فاب های ویفر را که از فناوری لیتوگرافی EUV استفاده می کنند ، و همچنین 28 فاب ویفر اضافی که EUV را تا پایان سال 2030 پیاده سازی می کنند ، ردیابی می کند. این بیش از دو برابر تعداد سیستم های لیتوگرافی EUV در کار است - سیستم های EUV به تنهایی به بیش از حد نیاز دارند6100 گیگاوات مصرف برق در سال.
این فناوری ابعاد هندسی کوچکتر را در فناوری فرآیند CMOS امکان پذیر می کند و امکان تولید تراشه های کوچکتر و قدرتمندتر را فراهم می کند که برای هوش مصنوعی (AI) ، محاسبات با کارایی بالا (HPC) و رانندگی خودمختار بسیار مهم هستند.با این حال ، گزارش TechInsights خاطرنشان می کند که این نیاز به هزینه زیادی دارد: مصرف انرژی.
اگرچه تجهیزات EUV بیشترین انرژی مصرف کننده در فاب های ویفر نیمه هادی است ، اما آنها فقط حدود 11 ٪ از کل مصرف برق را تشکیل می دهند.سایر ابزارهای فرآیند ، تجهیزات تجهیزات و سیستم های HVAC نیز به طور قابل توجهی در ردپای انرژی کلی نقش دارند.
تا سال 2030 ، 59 تأسیسات تولیدی نیمه هادی پیشرو با استفاده از تجهیزات EUV سالانه 54000 گیگاوات برق مصرف می کنند و بیش از مصرف برق سالانه سنگاپور ، یونان یا رومانی و بیش از 19 برابر مصرف برق سالانه نوار لاس وگاس در ایالات متحده است.هر تسهیلات به طور متوسط 915 گیگ برق در سال ، معادل مصرف برق مراکز داده پیشرفته مصرف می کند.این امر نیاز فوری به راه حل های انرژی پایدار را برای حمایت از تقاضای رو به رشد در صنعت نیمه هادی برجسته می کند.
اگرچه بیش از 500 شرکت در حال تولید نیمه هادی هستند ، اما تعداد معدودی از آنها وسیله ، تقاضا و مهارت برای پشتیبانی از سیستم های لیتوگرافی EUV دارند که این امر در مناطق خاص تأثیر بر شبکه انرژی دارد.ویفرهایی که از سیستم EUV در تولید انبوه استفاده می کنند شامل TSMC (تایوان ، China ، آریزونا) ، میکرون (تایوان ، China ، ژاپن ، آیداهو ، نیویورک) ، اینتل (آریزونا ، اوهایو و اورگان) ، سامسونگ (کره جنوبی ، تگزاس) ، سامسونگ (کره جنوبی ، تگزاس) ،SK Hynix (کره جنوبی).
لارا چمانس ، تحلیلگر ارشد پایداری در TechInsights ، اظهار داشت که برای اطمینان از آینده ای پایدار ، این صنعت نیاز به سرمایه گذاری در فن آوری های کارآمد با انرژی ، کشف انرژی تجدید پذیر و همکاری با سیاست گذاران برای رفع چالش های زیرساخت های قدرت دارد.
توسعه فناوری Nex High NaUV نسل بعدی پیچیده و پرهزینه است ، با مجموعه ای از تجهیزات به ارزش 350 میلیون دلار (تقریباً 2.5 میلیارد RMB).دولت ایالات متحده اخیراً از ایجاد یک مرکز 1 میلیارد دلاری در آلبانی ، نیویورک برای توسعه بیشتر این فناوری خبر داد.
اگرچه بودجه مراکز تحقیق و توسعه EUV عمدتاً برای قانون تراشه زنجیره تأمین Sovereign استفاده می شود ، اما باید روی مصرف برق و پایداری این فناوری تمرکز کند.
فناوری EUV مدتهاست که به لطف کسب ASML از سازنده آمریکایی Cymer EUV Light Source در سال 2013 در دست توسعه است. این فناوری همچنین در سال 2010 تاخیر در بحث و گفتگوهای پیرامون فناوری 7 نانومتری در سال 2015 و آتش سوزی در سال 2018 را نشان داد و موارد مختلف را برجسته کرد.به چالش می کشد که با آن روبرو است.
اینتل اظهار داشت که این شرکت به عنوان بخشی از گسترش ظرفیت خود ، استقرار تولید EUV را به اتمام رسانده و چهار گره فرآیند را طی پنج سال تکمیل می کند.این شرکت دستگاه های لیتوگرافی High Na EUV را در کارخانه توسعه خود در اورگان نصب کرده است.
پت گلدیسنر ، مدیرعامل اینتل اظهار داشت: "با استراتژی" پیشرو "ما ، اکنون می توانیم به سرعت به تقاضای بازار پاسخ دهیم. از آنجا که انتقال ما به EUV اکنون کامل شده است و Intel 18A (1.8nm) در حال راه اندازی است ، سرعت توسعه مادر اینتل 14A (1.4 نانومتر) و فراتر از گره ها طبیعی تر خواهد بود.
این شامل نصب تجهیزات EUV در کارخانه در Lexlip ، ایرلند در سال 2022 است. با این حال ، این دستگاه به خصوص از نظر ارتفاع به فضای بیشتری در کارخانه نیاز دارد ، بنابراین اغلب در ساختمانهای جدید استفاده می شود.
براساس گزارش ها ، سیستم NA EUV بالا دیگر توسط TSMC نصب شده است ، که همچنین در حال تحقیق در مورد فن آوری های فرآیند 1.8 نیوتن متر و 1.6 نیوتن متر است.
تجهیزات فعلی NA EUV نیاز به 1170 کیلووات مصرف برق دارد ، در حالی که هر سیستم NA EUV بالا به 1400 کیلووات قدرت نیاز دارد (به اندازه کافی برای تأمین یک شهر کوچک) و آن را به کارآیی بیشترین انرژی در فاب های نیمه هادی تبدیل می کند.از آنجا که تعداد فاب های ویفر مجهز به EUV همچنان در حال افزایش است ، تقاضا برای برق نیز افزایش می یابد و چالش هایی برای زیرساخت های قدرت و پایداری ایجاد می کند.
TechInsights در حال حاضر 31 فاب های ویفر را که از فناوری لیتوگرافی EUV استفاده می کنند ، و همچنین 28 فاب ویفر اضافی که EUV را تا پایان سال 2030 پیاده سازی می کنند ، ردیابی می کند. این بیش از دو برابر تعداد سیستم های لیتوگرافی EUV در کار است - سیستم های EUV به تنهایی به بیش از حد نیاز دارند6100 گیگاوات مصرف برق در سال.
این فناوری ابعاد هندسی کوچکتر را در فناوری فرآیند CMOS امکان پذیر می کند و امکان تولید تراشه های کوچکتر و قدرتمندتر را فراهم می کند که برای هوش مصنوعی (AI) ، محاسبات با کارایی بالا (HPC) و رانندگی خودمختار بسیار مهم هستند.با این حال ، گزارش TechInsights خاطرنشان می کند که این نیاز به هزینه زیادی دارد: مصرف انرژی.
اگرچه تجهیزات EUV بیشترین انرژی مصرف کننده در فاب های ویفر نیمه هادی است ، اما آنها فقط حدود 11 ٪ از کل مصرف برق را تشکیل می دهند.سایر ابزارهای فرآیند ، تجهیزات تجهیزات و سیستم های HVAC نیز به طور قابل توجهی در ردپای انرژی کلی نقش دارند.
تا سال 2030 ، 59 تأسیسات تولیدی نیمه هادی پیشرو با استفاده از تجهیزات EUV سالانه 54000 گیگاوات برق مصرف می کنند و بیش از مصرف برق سالانه سنگاپور ، یونان یا رومانی و بیش از 19 برابر مصرف برق سالانه نوار لاس وگاس در ایالات متحده است.هر تسهیلات به طور متوسط 915 گیگ برق در سال ، معادل مصرف برق مراکز داده پیشرفته مصرف می کند.این امر نیاز فوری به راه حل های انرژی پایدار را برای حمایت از تقاضای رو به رشد در صنعت نیمه هادی برجسته می کند.
اگرچه بیش از 500 شرکت در حال تولید نیمه هادی هستند ، اما تعداد معدودی از آنها وسیله ، تقاضا و مهارت برای پشتیبانی از سیستم های لیتوگرافی EUV دارند که این امر در مناطق خاص تأثیر بر شبکه انرژی دارد.ویفرهایی که از سیستم EUV در تولید انبوه استفاده می کنند شامل TSMC (تایوان ، China ، آریزونا) ، میکرون (تایوان ، China ، ژاپن ، آیداهو ، نیویورک) ، اینتل (آریزونا ، اوهایو و اورگان) ، سامسونگ (کره جنوبی ، تگزاس) ، سامسونگ (کره جنوبی ، تگزاس) ،SK Hynix (کره جنوبی).
لارا چمانس ، تحلیلگر ارشد پایداری در TechInsights ، اظهار داشت که برای اطمینان از آینده ای پایدار ، این صنعت نیاز به سرمایه گذاری در فن آوری های کارآمد با انرژی ، کشف انرژی تجدید پذیر و همکاری با سیاست گذاران برای رفع چالش های زیرساخت های قدرت دارد.