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Intel belichtet eine Million Wafer mit ASMLs 400-Millionen-Euro-Systemen
Intel setzt als erster Chipfertiger ASMLs neueste Lithografie-Systeme ein. Parallel läuft die Entwicklung größerer Masken.
Ein offenes High-NA-EUV-System vom Typ Twinscan Exe:5000 bei Intel. Ein System wiegt 165 Tonnen.
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Intel feiert einen Meilenstein bei der Lithografie mit extrem-ultravioletter Belichtungstechnik bei hoher numerischer Apertur (High-NA EUV): Über eine Million Wafer hat die Sparte Intel Foundry mittlerweile mit solchen Maschinen belichtet. Das schließt alle Prozessstadien ein, von der frühen Systemzertifizierung über Forschungstests bis hin zur Serienproduktion der Mobilprozessoren Core Ultra 300 alias Panther Lake. Die Ankündigung erfolgt im Rahmen der Konferenz „SPIE Photomask Technology + Extreme Ultraviolet Lithography“.
Intel ist der einzige Chipfertiger, der aktuell High-NA-EUV-Systeme in der Serienproduktion einsetzt. ASML aus den Niederlanden ist die einzige Firma, die solche Systeme herstellen kann, zuletzt den Twinscan Exe:5200B. Ein Exemplar kostet mindestens 350 Millionen Euro, etwa doppelt so viel wie vorherige Low-NA-EUV-Systeme.
Das Compute-Die der Core Ultra 300 mit den CPU-Kernen hat Intel für zwei unterschiedliche Herstellungsarten entworfen: Vermutlich die meisten entstehen mit Low-NA-EUV-Systemen, dort mit Mehrfachbelichtungen (Multi-Patterning), um die feinsten Transistorstrukturen zu erreichen. Nur einen Teil produziert die Firma mit High-NA EUV im US-amerikanischen Oregon. Hier spart sich Intel die Mehrfachbelichtungen entsprechender Chiplagen. Beide Arten gehören zur Fertigungsgeneration 18A.
Bei High-NA EUV steigt die numerische Apertur vom Wert 0,33 auf 0,55. Dafür sind größere Optiken notwendig, die mehr Licht aus der Plasmaquelle einfangen. Bei gleichzeitig steilerem Belichtungswinkel steigt die Auflösung von 13,5 auf 9 Nanometer. Damit ist die echte Wellenlänge gemeint, während die Bezeichnungen moderner Fertigungsprozesse wie „2 nm“ nur Marketing-Namen darstellen. Die tatsächlichen Strukturen sind deutlich gröber.
Was erst einmal simpel klingt, ist in der Praxis extrem aufwendig. Das fängt beim hohen Platzbedarf der Systeme an und geht bis hin zu Kompromissen bei den Belichtungsgrenzen. Aufgrund des steileren Belichtungswinkels ist eine anamorphe Linse notwendig, die das Bild – also die Chipblaupause – vertikal doppelt so stark staucht wie bisher. Ohne diesen Trick würden sich die einfallenden und die reflektierenden Lichtkegel überlagern. Eine präzise Belichtung wäre damit unmöglich.
Dadurch halbiert sich die maximale Fläche bei einem einzelnen Belichtungsvorgang (Reticle Limit) von 26 × 33 mm auf 26 × 16,5 mm. Chips sind folglich auf eine Größe von 429 statt 858 mm² limitiert. Aufgrund der Nachteile will Konkurrent TSMC High-NA EUV frühestens ab 2030 einsetzen.
Chipfertiger nehmen die Halbierung erst einmal in Kauf, um nicht das komplette Ökosystem rund um Belichtungsmasken umstellen zu müssen. Die gesamte Lieferkette, die Lithografie-Systeme und Begleitmaschinen sind auf 6 × 6 Zoll (152 × 152 mm) große Masken ausgelegt.