La legge di Moore ed i ritardi della litografia EUV

La Legge di Moore, che da quasi cinquant'anni sta descrivendo il passo dell'innovazione nel mondo dei processori, potrebbe iniziare a vacillare per via del ritardo nell'introduzione della prossima generazione delle tecniche di produzione basate sulla litografia EUV (Extreme Ultraviolet). E' questo il tema che è stato al centro di un interessante dibattito in occasione dell'International Symposium on Extreme Ultraviolet Lithography.

Una delle caratteristiche più critiche della produzione EUV è rappresentata dalla necessità di impiegare fonti luminose circa 20 volte più potenti di quelle utilizzate oggi per la realizzazione dei pattern per la produzione a 14 nanometri. La disponibilità di fonti di luce EUV da 200W si avrà non prima del 2014, ma verosimilmente potrebbe essere necessario attendere qualche anno in più. Nel corso degli anni passati i ricercatori dell'IMEC, l'istituto di ricerca per la nanoelettronica con sede a Leuve, in Belgio, hanno realizzato circa 3000 wafer con processi EUV, impiegando fonti di luce a ridotta potenza e potendo ottenere una capacità produttiva 15-30 volte inferiore alle necessità dei produttori commerciali come Intel, Samsung e TSMC.

Durante gli ultimi tre anni i ricercatori sono stati in grado di incrementare la potenza delle fonti di luce di circa 20 volte, ma è necessario un miglioramento della stessa portata entro i prossimi due anni affinché la tecnologia EUV sia pronta per la produzione commerciale. Durante il simposio è stata inoltre sottolineata l'esigenza di riuscire a sviluppare fonti luminose EUV da 500-1000W entro il 2016.

Kurt Ronse, responsabile dell'advanced lithography program dell'IMEC, ha commentato: "Il settore dei semiconduttori non sta più procedendo a pieni passi, ma a tappe intermedie. Continuano a chiamarli 14nm, ma è qualcosa di più simile a 16 o 17 nanometri". I chip per le memorie SRAM, ad esempio, non potranno raggiungere uno shrink del 50% a 14 nanometri fino a che la tecnologia EUV non sarà disponibile, dal momento che le attuali tecniche di multiple patterning pongono dei limiti sulla distanza minima tra le incisioni.

Per quanto riguarda i produttori, Intel ha recentemente dichiarato di poter realizzare chip a 14 nanometri entro il prossimo anno per passare ai 10 nanometri nel 2015 con l'attuale litografia ad immersione. Secondo il colosso di Santa Clara, che recentemente si è impegnata assieme a Samsung e TSMC con un investimento in ASML (produttore olandese di macchinari per la fotolitografia), senza tecnologia EUV sarà necessario dover affrontare almeno cinque pattern in immersione su un chip, una tecnica che più richiedendo un maggior dispendio di risorse e tempo risulta essere ancora economicamente percorribile.

La tecnologia EUV non sarà inoltre impiegata per tutti gli strati d un chip, ma solamente per quelli più critici. Questo comporterà un ulteriore elemento di attenzione dal momento che dovrà essere rispettato il corretto allineamento tra gli strati prodotti con litografia ad immersione e quelli realizzati mediante la litografia EUV. Attualmente IMEC è riuscita ad ottenere un allineamento con uno scarto di 6 nanometri, ma perché la tecnologia EUV possa risultare pronta per la produzione commerciale sarà necessario arrivare ad un allineamento con uno scarto di 2 o 3 nanometri.