El desarrollo de los equipos de litografía de ultravioleta extremo (UVE) ha sido uno de los desafíos tecnológicos más imponentes a los que se ha enfrentado el ser humano. ASML tardó más de dos décadas en tener lista una máquina de litografía UVE plenamente funcional, y contó con el respaldo económico y tecnológico de sus mejores clientes. Intel invirtió en 2012 nada menos que 4.000 millones de dólares para ayudarle a financiar el desarrollo de esta máquina de fabricación de chips.
TSMC y Samsung también respaldaron económicamente a esta compañía de Países Bajos durante este proyecto. Y la jugada les salió bien. De hecho, estas son las tres empresas que actualmente tienen los equipos de litografía UVE de ASML. La puesta a punto de este equipo litográfico ha entregado a esta compañía neerlandesa el dominio de la fabricación de semiconductores de alta integración. Y lo ha hecho debido a que Canon y Nikon, sus principales competidores, retiraron su apuesta por el alto coste que implicaba el desarrollo de un equipo litográfico UVE.
Curiosamente esta historia parece estar a punto de dar un giro inesperado. Y es que el monopolio global de facto que tiene ASML si nos ceñimos a la fabricación de circuitos integrados de vanguardia está a punto de verse amenazado. Canon ya tiene preparado un nuevo equipo de litografía diseñado para competir de tú a tú con sus máquinas UVE. Su tecnología es diferente, pero, según esta compañía japonesa, permite la fabricación de chips de alta integración. Y, además, su precio es mucho más bajo que el de los equipos UVE de ASML.
La litografía NIL de Canon se prepara para arrebatar el trono a la UVE de ASML
La travesía de Canon durante la puesta a punto de su equipo de litografía de nanoimpresión (se conoce como NIL por su denominación en inglés NanoImprint Lithography) ha sido tan desafiante como la que ha seguido ASML durante el desarrollo de sus equipos UVE. Canon comenzó a trabajar en la litografía NIL en 2004. Trece años después, en 2017, entregó el equipo FPA-1200NZ2C, su primera máquina NIL funcional, a Toshiba para que fuese instalada en su planta de producción de chips de memoria de Yokkaichi, en Japón.
La litografía NIL permite transferir el patrón a la oblea sin la necesidad de que intervenga un sistema óptico extremadamente complejo
Desde entonces los ingenieros de Canon han continuado refinando su tecnología de litografía de nanoimpresión, y hoy tienen entre manos unos equipos que, sobre el papel, tienen la capacidad de competir de tú a tú con las máquinas UVE de ASML. En este artículo no necesitamos indagar en profundidad en los fundamentos de la litografía NIL (la explicaremos en otro artículo si en los comentarios nos confirmáis que tenéis curiosidad y os interesa conocerla con detalle), pero nos interesa saber que su estrategia de fabricación de circuitos integrados es diferente a la que utilizan los equipos de litografía UVE y UVP (ultravioleta profundo).
Muy a grandes rasgos la producción de obleas de silicio en estos últimos requiere transportar con muchísima precisión el patrón geométrico descrito por la máscara hasta la superficie de la oblea de silicio empleando luz ultravioleta y unos elementos ópticos extremadamente refinados. La litografía NIL, sin embargo, permite transferir el patrón a la oblea sin la necesidad de que intervenga en el proceso un sistema óptico extremadamente complejo. Esta estrategia es más sencilla y económica, pero también conlleva la ejecución de varios procesos secuenciales que la hacen más lenta que la litografía UVE y UVP.
Según Canon sus equipos de litografía de nanoimpresión pueden ser utilizados para fabricar circuitos integrados equiparables a los chips de 5 nm que TSMC, Samsung o Intel están produciendo con las máquinas UVE de ASML. Y en el futuro con los refinamientos que llegarán podrán fabricar chips de 2 nm. No obstante, esto no es todo. Además, según Fujio Mitarai, director general de Canon, un equipo NIL cuesta diez veces menos que una máquina UVE de ASML: 15 millones de dólares frente a los 150 millones de dólares que pide la compañía neerlandesa a sus clientes por una máquina UVE con apertura numérica 0,33. Bienvenida sea la competencia. Veremos qué impacto tiene en la industria de los semiconductores esta tecnología tan prometedora de Canon.
Imagen de portada: Canon
Más información: Bloomberg
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