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A
ogni generazione, la mi-
niaturizzazione dei compo-
nenti sui circuiti integrati si fa
sempre più difficile e onerosa.
Nella litografia ottica il massi-
mo livello di dettaglio raggiun-
gibile è legato alla lunghezza
d’onda della luce usata per
l’esposizione del fotoresist sul
wafer. Successive generazio-
ni di IC hanno visto il susse-
guirsi di sorgenti di luce ultra-
violetta con lunghezze d’onda
sempre più ridotte: prima 365
nm (UVA poco oltre il visibile),
poi 248 e 193 nm (ultravio-
letto profondo, o DUV) e ora
si punta ai 13,5 e ai 6,6 nm
(ultravioletto estremo, o EUV).
La messa a punto della lito-
grafia EUV, quantomeno per
grandi volumi a livello indu-
striale, ha tuttavia incontrato
nel corso degli anni numero-
si ostacoli tecnologici che ne
hanno ritardato l’introduzio-
ne. Più di cinque anni fa - nel
febbraio del 2007 - George
Gomba, responsabile dello
sviluppo della tecnologia li-
tografica in IBM, profetizza-
va che l’EUV non solo non
sarebbe stata pronta per il
nodo a 32 nm nel 2009 ma
neppure per quello successi-
vo a 22 nm. Nel 2012, l’anno
dei processori Ivy Bridge da
22 nm che Intel realizza con
litografia DUV (193 nm) a im-
mersione, è dato per scontato
che l’EUV salterà il nodo a
14 nm e ci sono dubbi anche
per quanto riguarda quello a
10 nm (che nel calendario di
Intel si colloca a metà 2015).
I motivi sono molteplici, primo
fra tutti la difficoltà nel met-
tere a punto sorgenti EUV
affidabili in grado di erogare
la potenza necessaria a man-
tenere i livelli di produzione
richiesti dai colossi americani,
sudcoreani e taiwanesi.
La natura stessa della radia-
zione ultravioletta estrema
richiede poi una tecnologia
particolarmente avanzata - e
radicalmente differente da
quella utilizzata dalle tecni-
che litografiche attualmente in
uso - per direzionare il fascio
e limitarne l’assorbimento. La
radiazione EUV viene infatti
rapidamente assorbita dalla
maggior parte della materia
rendendo necessario operare
nel vuoto con ottiche pura-
mente riflettive. Anche in que-
ste condizioni, le perdite tra
sorgente e wafer sono rile-
vanti e devono essere com-
pensate ricorrendo a sorgen-
ti relativamente
potenti.
Per dare una
sp i n t a dec i sa
alla ricerca nel
campo dell’EUV,
lo scorso luglio
l’azienda olande-
se ASML
l
maggior produt-
tore mondiale di
sistemi di foto-
litografia per la
realizzazione di
circuiti integrati e uno dei pre-
cursori della litografia EUV,
ha offerto fino al 25% delle
sue azioni ai propri clienti di-
sposti a condividere i costi e i
rischi dello sviluppo.
Hanno risposto la statuni-
tense Intel
la taiwanese TSMC (
la sudcoreana
Samsung (
sicurandosi rispet-
tivamente il 15%, il 5% e il
3% delle azioni di ASML. In-
tel ha versato nelle casse di
ASML 3,1 miliardi di euro (2,1
miliardi per acquisire subito
il 10% e un altro miliardo in
futuro per un ulteriore 5%),
mentre TSMC e Samsung
hanno sborsato, rispettiva-
mente, 838 e 503 milioni di
euro. Gli accordi prevedono
anche un cospicuo investi-
mento nella ricerca per un
periodo di cinque anni quan-
tificata in un miliardo di euro
per Intel e in 276 milioni di
euro ciascuno da parte di TS-
MC e Samsung. Con questa
manovra ASML si è assicu-
rata una copertura per tutte le
esigenze di R&D che porte-
ranno ad anticipare, presumi-
bilmente di un paio d’anni, la
consegna dei macchinari per
la lavorazione di wafer da 450
mm. Considerando che con
il passaggio a questo taglio
Intel risparmierebbe circa 2
miliardi di dollari all’anno, non
è difficile giustificare l’investi-
mento di 4,1 miliardi di euro
del colosso di Santa Clara.
L’iniezione di liquidi dovrebbe
inoltre permettere all’azien-
da olandese di risolvere in
non trascurabili problemi del-
la tecnologia EUV anche se
nessuno dei produttori tratte-
rà il fiato nell’attesa, ma anzi
esplorerà tecnologie alternati-
ve come il multipatterning nel-
la litografia DUV a immersio-
ne (che Intel ritiene di poter
estendere anche al nodo dei
10 nm), l’incisione diretta a
fascio elettronico e la tecnica
DSA (Direct Self-Assembly).
EON
EWS
n.
556
-
SETTEMBRE
2012
3
M
ASSIMO
G
IUSSANI
T
ERZA
P
AGINA
Intel, TMSC e Samsung hanno investito miliardi
di dollari nelle ricerche di ASML per il passaggio
ai wafer da 450 mm e alla litografia EUV
EUV:
la luce in
fondo al tunnel?
(Fonte: Carl Zeiss)