پرتو ایکس به‌جای EUV: شرکت آمریکایی با بازتعریف مفهوم لیتوگرافی به جنگ ASML می‌رود

در حالی‌که ایالات متحده هنوز فناوری بومی برای ساخت دستگاه‌های لیتوگرافی پیشرفته ندارد، استارت‌آپی به نام Substrate با حمایت سرمایه‌گذاران مطرح سیلیکون‌ولی وارد میدان شده تا با روشی متفاوت، این ضعف تاریخی را جبران کند. این شرکت مدعی است با استفاده از پرتوهای ایکس تولیدشده توسط شتاب‌دهنده ذرات، می‌تواند جایگزینی کارآمد و کم‌هزینه‌تر برای دستگاه‌های EUV شرکت هلندی ASML ارائه دهد.

از چند روز پیش، اخباری در رسانه‌های حوزه تراشه دست به دست می‌شود که نشان می‌دهد استارت‌آپ Substrate توانسته سرمایه‌ای نزدیک به ۱۰۰ میلیون دلار جذب کند تا پروژه‌ای بسیار جاه‌طلبانه را پیش ببرد: ساخت دستگاه لیتوگرافی بر پایه پرتو ایکس که در عملکرد با دستگاه‌های EUV شرکت ASML رقابت کند.

بر اساس گزارشی از بلومبرگ، Substrate قصد دارد به‌جای استفاده از نور فرابنفش شدید (Extreme Ultraviolet Lithography - EUV) با طول موج ۱۳٫۵ نانومتر که تنها در انحصار شرکت ASML است، از پرتو ایکس با طول‌موج کوتاه‌تر بهره ببرد. این پرتوها از طریق یک شتاب‌دهنده ذرات خطی تولید می‌شوند و به گفته تیم فنی این استارت‌آپ، می‌توانند تصاویری با وضوح بالاتر از EUV بر سطح ویفر نیمه‌رسانا ایجاد کنند.

تغییر پارادایم در لیتوگرافی

در فرایند لیتوگرافی، کاهش طول‌موج تابش به‌طور مستقیم با افزایش وضوح طرح و کاهش ابعاد ترانزیستورها ارتباط دارد. فناوری EUV کنونی از نور ۱۳٫۵ نانومتری استفاده می‌کند، اما پرتو ایکس با طول‌موجی بسیار کوتاه‌تر، در تئوری می‌تواند ساختارهایی در ابعاد زیر ۱ نانومتر را نیز بازتولید کند.

Substrate ادعا می‌کند که با استفاده از این ویژگی، می‌تواند از الگوهای چندگانه (multi-patterning) با دقت بیشتر و خطای کمتر استفاده و در نتیجه، فرآیند تولید تراشه را ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر کند.

بازتعریف معماری لیتوگرافی از پایه

یکی از چالش‌های کلیدی در لیتوگرافی، نحوه تعامل نور با ماسک (Mask) و مقاومت نوری (Resist) است. ساب‌استریت با طراحی جریان جدیدی در این بخش، که شامل تنظیم دقیق زاویه تابش و ترکیب مواد مقاومتی بهینه‌شده است، توانسته بازده نهایی فرآیند را به شکل چشمگیری افزایش دهد.

به گفته کارشناسانی که نسخه اولیه فناوری این شرکت را مشاهده کرده‌اند، «ساب‌استریت در حال بازتعریف معماری لیتوگرافی از پایه است.»

سرمایه‌گذاری و ارزش‌گذاری خیره‌کننده

همانطور که در ابتدای این مطلب عنوان شد، Substrate تاکنون موفق شده ۱۰۰ میلیون دلار سرمایه از سوی سرمایه‌گذاران مطرحی مانند «Founders Fund» متعلق به پیتر تیل جذب کند. این شرکت تنها بر اساس مفهوم و نمونه اولیه فناوری خود، به ارزش‌گذاری یک میلیارد دلاری رسیده است. چنین عددی نشان از اعتماد بازار به قابلیت این پروژه در تغییر چشم‌انداز جهانی لیتوگرافی دارد.

چالش‌های پیاده‌سازی در مقیاس صنعتی

با تمام جذابیت‌های فنی، مسیر Substrate برای رسیدن به تولید انبوه تراشه‌ها چالش‌برانگیز خواهد بود. فناوری EUV در حال حاضر به بلوغ صنعتی رسیده و شرکت‌های بزرگی مانند TSMC، سامسونگ و اینتل در خطوط تولید خود به آن متکی هستند.

برای جایگزینی این سیستم‌ها، Substrate باید ثابت کند فناوری پرتو ایکس نه‌تنها از نظر کیفیت چاپ و بهره‌وری انرژی قابل‌اعتماد است، بلکه در شرایط واقعی کارخانه‌های تراشه‌سازی نیز پایداری لازم را دارد.

فناوری جدید، صدای زنگ میخ تابوت EUV است؟!

اگرچه هنوز راه زیادی تا تولید انبوه و تجاری‌سازی این فناوری باقی مانده، اما تلاش Substrate گامی استراتژیک در جهت بومی‌سازی فناوری لیتوگرافی پیشرفته در آمریکا محسوب می‌شود. در صورت موفقیت، این پروژه می‌تواند وابستگی ایالات متحده به ASML را در سال‌های آینده کاهش داده و تعادل جدیدی در رقابت جهانی نیمه‌رساناها ایجاد کند.

در حال حاضر، بسیاری از کارشناسان صنعت ساخت دستگاه‌های تولید تراشه بر این باورند که حتی اگر فناوری پرتو ایکس Substrate نتواند در کوتاه‌مدت جایگزین EUV شود، همین مسیر تحقیق و توسعه می‌تواند راه را برای نسل بعدی فناوری‌های لیتوگرافی باز کند.