عالمی سطح پر ایوی کے وعدے اور چیلنجز

اس مہینے کے شروع میں میں گلوبل فاؤنڈریز کے وزٹرز کا ریکارڈ بننے کے لئے ایک دلچسپ وجہ یہ تھی کہ وہ موقع پر ایک EUV لتھوگرافی مشین کو دیکھنے کے لئے اور یہ سننے کے لئے کہ فرم اس کے استعمال کا کیا منصوبہ رکھتی ہے۔

ابھی کچھ عرصہ پہلے ہی ، مجھے کنیکٹیکٹ کے ایک فیکٹری میں جانے کا موقع ملا تھا جہاں ASML ایسی EUV مشین کے لئے بہت سارے اجزاء تیار کرتا ہے۔ یہ بہت بڑے اوزار چپس کی بہت چھوٹی خصوصیات کے ل the لائنوں کو تیار کرنے کے لئے ماسک کے ذریعہ چمکائے جانے والے انتہائی الٹرا وایلیٹ (EUV) کا استعمال کرتے ہیں ، اور یہ دنیا کی کچھ پیچیدہ مشینیں ہیں۔ وہ اب معیاری وسرجن لتھوگرافی مشینوں کی جگہ لینے کے لئے تیار کیے گئے ہیں جو چپ میکنگ کے عمل کی کچھ پرتوں میں 193nm طول موج کے ساتھ روشنی کا استعمال کرتی ہیں۔

بازیافت کرنے کے لئے ، ایک EUV مشین ناقابل یقین حد تک پیچیدہ ہے۔ جیسا کہ جارج گومبا ، گلوبل فاؤنڈریز کے لئے ٹیکنالوجی ریسرچ کے نائب صدر نے اس کی وضاحت کی ، یہ عمل 27 کلوواٹ کے سی او 2 لیزر سے شروع ہوتا ہے جو ایک ٹریفک جنریٹر کے ذریعہ تیار کردہ ٹن بوندوں (قطر میں تقریبا 20 20 مائکرون) پر بیم ٹرانسپورٹ اور فوکسنگ سسٹم کے ذریعے فائر کیا جاتا ہے۔ پلازما برتن میں پہلی نبض بوند بوند کو چپٹا کرتی ہے اور دوسری اس کو بخارات بناتی ہے ، جس سے لیزر سے تیار پلازما (ایل پی پی) پیدا ہوتا ہے۔ پلازما سے خارج ہونے والے EUV فوٹون ایک خاص آئینے کے ذریعہ جمع کیے جاتے ہیں جو 13.5nm طول موج کی روشنی کی عکاسی کرتا ہے اور یہ تابکاری ایک انٹرمیڈیٹ فوکس پوائنٹ پر منتقل ہوتا ہے جہاں وہ سکینر میں داخل ہوتا ہے اور اسے ماسک کے ذریعے سلیکن وفر پر پیش کیا جاتا ہے۔ گومبا ، جو البانی نانوٹیک سہولت سے باہر کام کرتے ہیں ، نے کہا کہ وہ 2013 سے پیشگی تیاری EUV سسٹم کے ساتھ کام کر رہے ہیں ، اور اب توقع کرتے ہیں کہ 2019 کے دوسرے نصف حصے تک EUV گلوبل فاؤنڈریز میں پوری پیداوار میں آجائے گی۔

یہ ٹولز اتنے پیچیدہ ہیں کہ انہیں پروڈکشن شروع کرنے کے ل months مہینوں کام کی ضرورت ہوتی ہے۔ نیو یارک کے مالٹا میں کمپنی کے فیب 8 میں ، میں نے پہلے دو ای یو وی ٹولز دیکھے جو نصب کیے گئے ہیں۔ ایک قریب قریب مکمل ہوچکا ہے اور دوسرا اس کی تیاری میں ہے ، اور ابھی بھی دو اور جگہیں باقی ہیں۔

عمارت میں ہی EUV ٹولز حاصل کرنا ایک پیچیدہ آپریشن تھا۔ مرکزی فب کو پہلے سیل کردیا گیا تھا۔ اس کے بعد ، چھت میں ایک کرین نصب کی گئی تھی ، اور عمارت کے اطراف میں ایک سوراخ کاٹ کر بڑے پیمانے پر نئے نظام کو اندر منتقل کیا گیا تھا۔ پھر ، یقینا ، اسے فیکٹری میں موجود دیگر ٹولز سے جوڑنا پڑا۔ اس میں سب فیب میں دونوں کام شامل تھے ، جس کو سورس ٹول کے ل set مرتب کرنا پڑا جو عمل میں استعمال ہونے والی لیزر اور ساتھ ہی کلین روم میں بھی تیار کرتا ہے۔ یہ سب کچھ باقی فب کو پوری رفتار سے چلاتے ہوئے رکھنا تھا۔

فیب 8 کے ایس وی پی اور جنرل منیجر ، ٹام کیولفیلڈ نے اس کا موازنہ "میراتھن چلاتے ہوئے ہارٹ سرجری کرتے ہوئے کیا۔"

EUV کی حیثیت اور جو ابھی بھی حل ہونے کی ضرورت ہے

گلوبل فاؤنڈریز کے لئے ورلڈ وائیڈ آر اینڈ ڈی کے سی ٹی او اور ایس وی پی ، گیری پیٹن نے کہا کہ اس سال فی این 8 میں 7nm رسک کی پیداوار میں ، اور اگلے سال مکمل پیداوار ہوگی ، جس میں وسرجن لتھوگرافی اور کواڈ پیٹرننگ کا استعمال کیا جائے گا ، لیکن EUV نہیں۔ ملٹی پیٹرننگ میں زیادہ وقت لگتا ہے کیونکہ اس میں مزید اقدامات شامل ہیں ، اور ہر مرحلے میں درکار سیدھ سیدھے سیدھے ہونے کی وجہ سے مسائل پیدا ہوسکتے ہیں ، لیکن یہ لتھوگرافی کے اوزار آج کل عام ، اچھی طرح سمجھے گئے اور تیار ہیں۔ منصوبہ یہ ہے کہ بعد میں نئے EUV ٹولز کا استعمال کرکے 7nm عمل کا ایک ورژن پیش کریں۔

پیٹن نے کہا کہ "آج آج تیار نہیں ہے ،" ماخذ طاقت ، مادوں کی مزاحمت ، اور ماسک خاص طور پر مناسب چھلکے کی ترقی کے ساتھ (ایک پتلی فلم ہے جو ماسک یا ریٹیکل سے آگے نکلتی ہے۔) کے معاملات کا حوالہ دیتے ہوئے ، "آج تیار نہیں ہے۔"

فی الحال EUV مشینیں اتنی تیز نہیں ہیں ، ایک انجینئر نے بتایا کہ وہ تقریبا 125 ویلفر فی گھنٹہ تیار کرسکتے ہیں ، اس کے مقابلے میں وسرجن لتھوگرافی کے لئے فی گھنٹہ 275 ویفرز فی گھنٹہ ہیں۔ وہ دراصل وقت کی بچت کرسکتے ہیں ، کیونکہ اگر عمل کثیر پیٹرننگ کے لئے گزرنے والوں کی تعداد کو کم کردیتا ہے تو ، اس سے نہ صرف لتھوگرافی کے مراحل کی بچت ہوتی ہے ، بلکہ اینچنگ اور تیاری میں بھی مدد ملتی ہے۔ اس طرح ، EUV تیار ہونے پر چلانے میں دراصل کم لاگت لینی چاہئے۔

گومبا نے نوٹ کیا کہ یہ خیال صرف آپٹیکل لتھوگرافی کی 3 یا 4 پرتوں کو کم کرنا نہیں ہے بلکہ بہت سارے دوسرے اقدامات کو بھی کم کرنا ہے ، کیونکہ ہر لتھوگرافی مرحلے کے درمیان ، ویفر پر بھی خارجی اور دیگر پروسیسنگ موجود ہے۔ گومبا نے کہا ، مقصد یہ ہے کہ سائیکل کے وقت کو 30 دن تک کم کرنا ہے۔

کراس اوور پوائنٹ شاید کواڈ پیٹرننگ ہے ، لیکن بہت زیادہ انحصار پیداوار (جس میں بہتر ہونا چاہئے ، کیونکہ EUV لتھوگرافی کے مراحل میں ایک سے زیادہ وسرجن لتھوگرافی اقدامات سے کم تغیر ہونا چاہئے) اور سائیکل وقت کی بہتری ہے۔ EUV کو بھی چپ ڈیزائنرز کو بہت کم پابندیوں کے تحت کام کرنے کا اہل بنانا چاہئے۔

لیکن انہوں نے بھی نوٹ کیا کہ حل ہونے کے لئے کچھ معاملات باقی ہیں ، خاص طور پر جب یہ معاملے کی بات کی جائے۔ ایک اور انجینئر نے وضاحت کی کہ EUV کے ذریعہ استعمال ہونے والی 13.5nm تابکاری تقریبا ہر چیز سے جذب ہوجاتی ہے ، لہذا مشین کے اندرونی حصے کو ایک خلا ہونے کی ضرورت ہے۔ EUV کی مدد سے ، زیادہ تر طاقت ریٹیل (ماسک) سے نہیں گزرتی ہے ، بلکہ اس کی بجائے اسے گرم کردی جاتی ہے۔ چھلکا ماسک کو بچانے میں مدد دیتا ہے ، لیکن ابھی بھی روشنی کی مقدار کو بہتر بنانے کے ل work کام کرنے کی ضرورت ہے جو چھلکی (ٹرانسمیشن) کے ساتھ ساتھ ساتھ چھلکی کی لمبی عمر کو بھی بہتر بناتا ہے۔ اس کے نتیجے میں تھروپپٹ پر اثر پڑے گا ، اسی طرح ماسک کی لمبی عمر اور مجموعی طور پر مشین کا اپ ٹائم ہوگا۔

اس کے نتیجے میں ، پیٹن نے کہا ، کمپنی ابتدائی طور پر EUV کے ساتھ 7nm سکڑ کی پیش کش کرے گی ، جو زیادہ تر رابطوں اور تعصبات کے لئے استعمال ہوگی۔ یہ اکیلے بڑے ڈیزائن کی سرمایہ کاری کے بغیر کثافت میں 10 سے 15 فیصد تک اضافہ فراہم کرسکتا ہے۔ جب معاملات حل ہوجاتے ہیں تو ، پیٹن نے کہا ، EUV اور بھی بہت سے پرتوں میں استعمال ہوگا۔ ( ایکسٹریم ٹیک کے جوئل ہروسکا ، جو بھی اس دورے پر تھے ، کی مزید تفصیل یہاں موجود ہے۔)

پیٹن نے نوٹ کیا کہ اے ایس ایم ایل کو جہاں تک EUV کو آگے بڑھانے کے لئے "زبردست کریڈٹ" ملنا چاہئے ، اور کہا کہ یہ ایک "انجینئرنگ کا ناقابل یقین کارنامہ ہے۔" جب ان سے پوچھا گیا کہ کیا گلوبل فاؤنڈریز واقعی ای یو وی کرنے کا پابند ہے تو ، کول فیلڈ نے جواب دیا کہ فرم نے $ 600 ملین کی سرمایہ کاری کی ہے ، جس کا مطلب ہے "اسے کرنا ہے۔"

مستقبل کی چپ سازی کے لئے ایف ڈی ایکس اور روڈ میپ

اس چپچپا بنانے کا رخ کس طرف چل رہا ہے اس کی ایک وسیع بحث میں ، پیٹن - جس نے آئی بی ایم کے لئے چپ ٹکنالوجی پر ایک طویل کیریئر گزارا - نے بتایا کہ مور کے قانون کے اختتام تک پہنچنے کے بعد یہ تصور کیسے بدل رہا ہے۔ انہوں نے نوٹ کیا کہ چپ مینوفیکچرنگ کے ابتدائی برسوں میں ، یہ سب سلکان سی ایم او ایس کے پلانر اسکیلنگ کے بارے میں تھا۔ اس کے بعد ، 2000 سے 2010 تک ، توجہ نئے مواد کی طرف موڑ دی۔ اب ، زیادہ تر توجہ 3D ٹرانجسٹروں پر ہے (آج کے سب سے معروف ترین عمل میں استعمال ہونے والے FinFETs) اور 3D اسٹیکنگ۔

انہوں نے کہا کہ 2020 تک ، ہم جوہری طول و عرض کی حدود تک پہنچ جائیں گے ، لہذا ہمیں جدت طرازی کے دیگر طریقوں پر بھی توجہ دینے کی ضرورت ہوگی ، جن میں ٹرانجسٹروں کے ڈیزائن کے نئے طریقے (جیسے فین ایف ای ٹی کی جگہ لے کر نینوائر) ، نئے قسم کے ذیلی ذخائر (جیسے مکمل طور پر) ختم شدہ سلیکون آن انسولیٹر ٹیکنالوجی گلوبل فاؤنڈریز تیار کر رہی ہے)؛ یا سسٹم لیول انضمام کی نئی سطحیں (جیسے ایڈوانسڈ پیکیجنگ ، سلکان فوٹوونکس ، اور ایمبیڈڈ میموری)۔

پیٹن نے کہا کہ گلوبل فاؤنڈریز کے پاس دو روڈ میپز ہیں جس پر کام کر رہے ہیں۔ پہلا موجودہ فائن ایف ای ٹی ٹیکنالوجی پر مبنی ہے ، اور اعلی کارکردگی والے آلات کے لئے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ گلوبل فاؤنڈریز میں ، اس کا مطلب موجودہ 14nm عمل سے اس عمل کی نظر ثانی کی طرف بڑھنا ہے جس کو وہ 12nm کہتے ہیں ، اور پھر اس سال کے آخر میں اسے 7nm کہتے ہیں۔ پیٹن نے کہا کہ یہ موبائل ایپلی کیشن پروسیسرز اور اعلی کارکردگی سی پی یوز اور جی پی یو ایس کے لئے بہترین موزوں ہونا چاہئے ، جبکہ گلوبل فاؤنڈریز نے آلے کی کارکردگی میں 40 فیصد بہتری لانے کا وعدہ کیا ہے ، اور 14 این ایم کے عمل کے مقابلے میں کل طاقت میں 60 فیصد کمی ہے۔ اتنا ہی مجبور ، اس سے مرنے کے اخراجات کو تقریبا 30 30 فیصد تک کم کرنا چاہئے اور پچھلی نسل کے مقابلے میں زیادہ سے زیادہ 45 فیصد تک ہونا چاہئے۔

روڈ میپ کے اس حصے میں ، ٹی ایس ایم سی یا سیمسنگ جیسے مسابقتی فبس کے روڈ میپ کے مقابلے میں گلوبل فاؤنڈریز بھی اسی طرح کی راہ پر گامزن ہے۔

لیکن دیگر ایپلی کیشنز کے ل focus ، کمپنی اس پر توجہ مرکوز کررہی ہے کہ وہ FDX کہتا ہے ، اس کا برانڈ مکمل طور پر ختم ہونے والی سلیکون آن انسولیٹر ٹیکنالوجی کے لئے برانڈ ہے۔ یہ ایک پلانر ٹکنالوجی ہے ، اس کا مطلب ہے کہ اس میں تھری ڈی ٹرانجسٹر استعمال نہیں کیے جاتے ہیں ، اور پیٹن نے کہا ہے کہ یہ کم آخر اور درمیانے درجے کے موبائل پروسیسروں کے ساتھ ساتھ انٹرنیٹ آف ٹنگز اور بہت سے آٹوموٹو کے پروسیسروں کے لئے ایک زیادہ سرمایہ کاری مؤثر حل مہیا کرتا ہے۔ درخواستیں. جبکہ اس کے بارے میں کچھ تحقیق مالٹا میں ہورہی ہے ، ایف ڈی ایکس عمل زیادہ تر جرمنی کے شہر ڈریسڈن میں منظم ہے۔ اس عمل پر موجودہ کام وہی ہے جس پر گلوبلفاؤنڈریز اپنے 22nm FDX نوڈ کو کہتے ہیں۔ اس کو اگلے سال 12nm کے عمل میں منتقل کرنا ہے۔

کالفیلڈ نے نوٹ کیا کہ "ایک سکڑ کافی نہیں ہے" ، اور اگلے نوڈ تک جانے کے لئے ، گلوبل فاؤنڈری کو بھی زیادہ کارکردگی کی پیش کش کرنی ہوگی اور صارفین کو حقیقی قدر لانا ہوگی۔ انہوں نے بتایا کہ اس فرم نے 20nm چھوڑ دیا ہے اور دوسروں نے 7nm پر توجہ مرکوز کرنے کے لئے 10nm کیا کہا ہے اور کہا ہے کہ یہ نوڈ 14nm کے مقابلے میں 30 سے ​​45 فیصد براہ راست لاگت میں کمی کی پیش کش کرتا ہے ، جس سے ملٹی- کے ذریعہ درکار اضافی اقدامات کے ل more کچھ زیادہ ماسک کی ضرورت ہوتی ہے۔ پیٹرننگ.

کالفیلڈ نے بتایا کہ فرم کی نصف سے زیادہ آمدنی پرانے عمل نوڈس ، جیسے 28 اور 40nm نوڈس پر رہتی ہے۔ فرم کا سنگاپور پلانٹ 40nm اور زیادہ پرانے عمل پر مرکوز ہے ، اور ڈریسڈن 22nm اور اس سے زیادہ پرانے پر تیار کرتا ہے۔ دریں اثنا ، مالٹا میں ہر چیز 14nm اور نئے عمل پر مرکوز ہے۔

7nm پر ، کیلفیلڈ نے کہا ، کمپنی ایف ڈی ایکس پر ، "فاسٹ فالور" بننا چاہتی ہے ، جبکہ وہ مارکیٹ میں ایک "خلل انگیز" عنصر بننا چاہتی ہے۔

پیٹن نے نوٹ کیا کہ گلوبل فاؤنڈریز نے 2015 میں 7nm ٹیسٹ چپ دکھایا ، جو اس نے شراکت دار IBM اور البانی نانو ٹیک کمپلیکس کے ساتھ تیار کیا۔ 5nm پر ، کمپنی نے نانو شیٹس یا گیٹ کے چاروں طرف ٹرانجسٹروں کے بارے میں بات کی ہے ، اور سلائی انٹرپیسرز پر مختلف ڈائی اور ہائبرڈ میموری کیوب کو مربوط کرنے کے لئے 2.5D اور 3D چپ پیکیجنگ کا استعمال کرتے ہوئے انٹرا ماڈیول مواصلات پر توجہ مرکوز کی ہے۔ اس کے شراکت داروں کے ساتھ ، اس نے پچھلے سال 5nm ٹیسٹ چپ کا مظاہرہ کیا۔

برسوں سے ، میں متاثر ہوا ہوں کہ چپ سازی کی صنعت میں کتنی بہتری آرہی ہے۔ کسی دوسری صنعت کے بارے میں سوچنا مشکل ہے جو اب تک آگے بڑھی ہے ، اور اتنی تیز رفتار tool اور ٹول سازوں جیسے ASML اور Fabs جیسے گلوبل فاؤنڈریز کا کام محض ناقابل یقین ہے۔ اس سے بھی تیز تر چپس اور ماند ڈیزائن کو سمجھنے میں ان کو درپیش چیلنجز زیادہ سے زیادہ مشکل ہیں ، لیکن میرے دورے نے مجھے اس میں شامل جدید عمل کی پیچیدگی اور جس پیشرفت کو ہم دیکھتے رہتے ہیں دونوں کی یاد دلاتے ہیں۔

آپ پی سی میگ ڈاٹ کام کی سفارش کرنے کا کتنا امکان رکھتے ہیں؟