Investigadores del mayor laboratorio de física de partículas de Japón proponen sustituir la fuente de luz ultravioleta del ASML por un acelerador lineal
Si nos limitamos a la fabricación de semiconductores de última generación, ASML no tiene competencia. Esta empresa holandesa es actualmente el único fabricante de equipos de fotolitografía que tiene en su portfolio las máquinas de ultravioleta extremo (UVE) necesarias para fabricar Circuitos integrados de 7 nm o más pequeños De manera eficiente. Canon y Nikon, sus principales competidores, abandonaron la carrera por el desarrollo de equipos UVE debido a la enorme inversión económica que debían realizar en el área de investigación.
Curiosamente Canon es la única empresa que podría competir con ASML a medio plazo, pero todavía tiene que demostrarlo todo. Su mejor activo, en cualquier caso, es su equipo de litografía por nanoimpresión (NIL). Según Canon, esta máquina permite fabricar chips de hasta 2 nm y es diez veces más barata que una máquina EUV de última generación. La diferencia de precio es aún mayor si comparamos su coste con el de un equipo de litografía UVE y de alta apertura de ASML: 14 millones de euros frente a nada menos que 350 millones de euros.
Japón coquetea con aceleradores de partículas para fabricar chips
Los equipos de litografía NIL de Canon todavía tienen que convencer a los grandes fabricantes de semiconductores, como TSMC, Intel o Samsung, de que representan una alternativa real a las máquinas EUV de ASML. Sin embargo, este no es el único activo de Japón que recupera su antiguo liderazgo en la industria de equipos de fotolitografía. Y un grupo de científicos de la Organización de Investigación de Física de Altas Energías con Aceleradores de Tsukuba, que es el laboratorio de física de partículas más importante de Japón, está trabajando en una idea revolucionaria.
La fuente de luz ultravioleta se encarga de transportar el patrón geométrico que describe la máscara para que pueda ser transferido con gran precisión a la superficie de la oblea de silicio.
Uno de los componentes más importantes de los equipos de litografía UVE es la fuente de luz ultravioleta. Está fabricada por la empresa estadounidense Cymer, que pertenece a ASML desde 2013, y es la encargada de transportar el patrón geométrico que describe la máscara para que pueda ser transferido con gran precisión a la superficie de la oblea de silicio. Esta luz pertenece a la porción más energética de la región ultravioleta del espectro electromagnético. De hecho, su longitud de onda se extiende en el rango de 10 a 100 nanómetros (nm).
El enfoque de los investigadores japoneses que os comentaba unas líneas más arriba es muy diferente. Y lo que proponen es sustituir la fuente de luz ultravioleta que utiliza ASML por un láser de electrones libres o FEL por su nombre en inglés (Láser de electrones libres) como los utilizados en los aceleradores de partículas. De hecho, en sus pruebas están utilizando un láser FEL generado por un acelerador lineal de recuperación de energía. En teoría, la radiación generada por un láser FEL permite fabricar circuitos integrados con una resolución comparable a la de una fuente de luz ultravioleta.
A priori suena bien, pero parece razonable aceptar que un láser FEL vinculado a un acelerador de partículas no es precisamente barato. La razón por la que los científicos japoneses consideran preferible su solución a la utilizada por ASML es que un único acelerador lineal de recuperación de energía es capaz de alimentar simultáneamente varias máquinas de litografía. Esto simplemente significa que estos físicos están convencidos de que su estrategia les permite obtener la radiación que necesitan para fabricar circuitos integrados de una forma mucho más eficiente y rentable desde un punto de vista estrictamente económico.
Estos físicos japoneses afirman que su solución es más barata que la de ASML
No hay duda de que esta propuesta es muy interesante desde el punto de vista tecnológico, pero plantea dudas muy serias. En 2021, estos mismos físicos estimaron que un acelerador de recuperación de energía costaba alrededor de 260 millones de dólares en ese momento, mientras que un equipo de litografía EUV rondaba los 200 millones de dólares. Además, el acelerador es sólo la fuente de luz.
A su coste hay que sumar el del resto de componentes que son necesarios para fabricar los semiconductores, como, por ejemplo, elementos ópticos o dispositivos robóticos. Aun así, estos físicos japoneses aseguran que su solución es más barata que la de ASML. Sea como fuere, hay otro parámetro que no conviene pasar por alto: los aceleradores de partículas son enormes. Y es poco probable que puedan hacerlos lo suficientemente pequeños como para albergarlos en una planta de fabricación de chips convencional. Veremos cómo evoluciona esta tecnología, pero no hay duda de que merece la pena seguirle la pista.
Imagen | kek
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