En la ciudad de Veldhoven, en el sur de Holanda, cerca de la frontera con Bélgica, se encuentra la única fábrica capaz de ensamblar una máquina revolucionaria en la que confían los fabricantes de chips más grandes del mundo.
La litografía EUV es el paso más costoso en la fabricación de microchips avanzados que alimentan centros de datos, automóviles y iPhones. Las máquinas están fabricadas por una sola empresa: Advanced Semiconductor Materials Lithography.
“ASML tiene el monopolio de la fabricación de máquinas de litografía EUV, el tipo de equipo de litografía más avanzado que se necesita para fabricar cada chip de procesador avanzado que usamos hoy en día”, dijo Chris Miller, profesor asistente en la Escuela Fletcher de la Universidad de Tufts. “Las máquinas que producen, cada una de ellas se encuentra entre los dispositivos más complicados jamás fabricados”.
EUV significa ultravioleta extremo, una longitud de onda de luz increíblemente corta que ASML genera en grandes cantidades para imprimir diseños pequeños y complejos en microchips. La luz EUV se crea con pequeñas explosiones de estaño fundido que ocurren a velocidades extremas y luego rebotan en espejos exclusivos de Zeiss que, según ASML, son la superficie más plana del mundo. Un pequeño porcentaje de las partículas de luz EUV llegan a la superficie de una oblea de silicio, donde imprimen los minúsculos diseños que determinan lo que hará cada chip.
La litografía ultravioleta extrema (EUV, por sus siglas en inglés) es una tecnología de fabricación de chips que utiliza luz ultravioleta extrema para grabar patrones extremadamente finos en las obleas de silicio. Esta tecnología es clave para la producción de semiconductores con nodos de proceso de 3nm (nanómetros) o incluso más pequeños. A continuación, se describen algunos de los aspectos más destacados de cómo la EUV facilita esto:
Longitud de Onda Más Corta
La EUV utiliza una longitud de onda mucho más corta (alrededor de 13.5nm) en comparación con la litografía ultravioleta profunda (DUV), que típicamente usa longitudes de onda en el rango de 193nm. Una longitud de onda más corta permite una mayor precisión y resolución, lo cual es esencial para escalar hacia nodos de proceso más pequeños como el de 3nm.
Menos Pasos de Multipatrón
En métodos más antiguos, los diseños complejos a menudo requerían múltiples pasos de exposición para crear una sola capa de un chip. La EUV reduce significativamente la necesidad de estos pasos de «multipatrón», lo que no solo acelera el proceso de fabricación sino que también mejora la precisión.
Mejoras en la Capa de Resistencia
La resistencia es la capa sensible a la luz que se aplica a la oblea y se expone para crear patrones. Las formulaciones de resistencia para EUV han mejorado en términos de sensibilidad y resolución, lo que es fundamental para permitir tamaños de nodo más pequeños.
Sistemas de Fuente de Luz Mejorados
Los sistemas de fuentes de luz para EUV son extremadamente complejos y requieren un control preciso para mantener una salida de luz coherente y estable. Las mejoras en estos sistemas han hecho viable la producción en masa utilizando EUV.
Control de Defectos
La menor longitud de onda y el proceso más preciso también significan que la EUV es más sensible a defectos. Sin embargo, los avances en la inspección y reparación de defectos han seguido el ritmo, permitiendo un control de calidad muy alto incluso a escalas de 3nm o menos.
Ventajas Económicas y de Rendimiento
Los chips fabricados con nodos de proceso de 3nm ofrecen un rendimiento significativamente mejorado y una mayor eficiencia energética en comparación con sus contrapartes más grandes. Esto se traduce en dispositivos más rápidos y eficientes en términos energéticos, desde servidores hasta dispositivos móviles.
En resumen, la EUV es una tecnología crucial que ha permitido la miniaturización extrema de los transistores en los chips de silicio, facilitando la fabricación de semiconductores de 3nm y menores.
El CEO de ASML, Peter Wennink, dijo que la compañía ha estado reduciendo los precios de los semiconductores desde que se fundó hace 38 años y seguirá haciéndolo «durante las próximas dos décadas».
“El mundo necesita más chips”, dijo Wennink a CNBC. “Así que necesitamos fabricar más máquinas que, por cierto, seguirán aumentando en el precio de venta promedio siempre que podamos reducir el costo por transistor”.
ASML ha vendido un total de alrededor de 140 sistemas EUV en la última década, cada uno de los cuales ahora cuesta hasta $ 200 millones, según Wennink. El precio de su próxima máquina, llamada High NA, será de más de 300 millones de dólares.
Su máquina EUV es «tan costosa que la mayoría de las empresas no pueden pagarla», comenta Joanne Itow, directora general de fabricación de Semico Research. “Ciertamente ha eliminado a muchos proveedores del mercado”, incluido el fabricante de chips GlobalFoundries, que decidió hace unos años dejar de trabajar en chips más avanzados debido al alto costo, declaró.
