Миниатюрный ускоритель частиц может ускорить производство чипов в 15 раз
Стартап Immersion Semiconductor из Сан-Франциско, поддерживаемый венчурной компанией Y Combinator, планирует разработать источник света на основе компактного ускорителя частиц, который, по словам разработчиков, будет в 33 раза мощнее существующей технологии ASML и сможет обеспечить более высокое качество микросхем.
В основе технологии Inversion Semiconductor лежит «настольный» ускоритель частиц, который в 1000 раз меньше традиционных ускорителей частиц, но при этом может выдавать выходную мощность до 10 кВт. Inversion утверждает, что несмотря на свои крошечные размеры ее источник света, использующий метод laser wakefield acceleration (LWFA), может либо ускорить производство микросхем в 15 раз (при условии, что один источник света мощностью 10 кВт питает одну литографическую систему), либо питать несколько систем для производства микросхем одновременно, тем самым сокращая расходы.
Этот ускоритель частиц может генерировать лазеры с длиной волны от 20 нм до 6,7 нм, включая свет с длиной волны 13,5 нм, который сегодня используется компанией ASML для литографии с низким и высоким NA.
Свет с длиной волны менее 10 нм называется мягким рентгеновским излучением, которое в настоящее время не используется для производства микросхем из-за высокой степени поглощения большинством материалов. Таким образом, хотя длина волны менее 10 нм в настоящее время не используется в производстве микросхем, в долгосрочной перспективе она может стать перспективным направлением для исследований.
Компания Immersion планирует использовать ускорители, основанные на методе ускорения в лазерном поле (LWFA), который существенно отличается от методов, используемых ASML и CERN. В LWFA используются мощные сверхкороткие (фемтосекундные) лазерные импульсы, взаимодействующие с плазмой, состоящей из свободных электронов и положительно заряженных ионов.
Когда интенсивный лазерный импульс проходит через плазму, он создаёт сильные электрические поля, отталкивая электроны в сторону и генерируя плазменные волны, или «остаточные поля», позади себя. Электроны могут задерживаться и быстро ускоряться в этих волнах, приобретая значительную энергию на очень коротком расстоянии, когда они возвращаются в исходное положение. Согласно данным Имперского колледжа Лондона, плазменная волна ускоряет электроны в полях, которые в 100–1000 раз сильнее, чем в обычном ускорителе.
Ускоренные электроны можно использовать в различных практических целях, в том числе в компактных источниках рентгеновского излучения и полупроводниковой литографии, и это лишь некоторые примеры. В отличие от традиционных источников экстремального ультрафиолетового излучения, метод LWFA генерирует когерентное, монохроматическое и точно настраиваемое излучение с длиной волны короче 13,5 нм (например, с длиной волны 6,7 нм, что далеко от промышленного применения), которое может быть использовано в литографических системах нового поколения.
Механизм LWFA ускоряет электроны до энергий, достигающих нескольких гигаэлектронвольт (ГэВ), на расстояниях всего в несколько сантиметров, тем самым значительно уменьшая размеры систем ускорения высокоэнергетических электронов — от крупных установок до устройств размером со стол, что может способствовать дальнейшим инновациям в полупроводниковой промышленности.
Амбиции Inversion не ограничиваются разработкой только источника света, они простираются вплоть до создания полноценных литографических инструментов, способных напрямую конкурировать с ASML.
Использование ускорителей частиц в качестве источников света для литографических инструментов — широко обсуждаемая и исследуемая тема в отрасли, но компания Inversion Semiconductor планирует использовать так называемые «настольные ускорители частиц», которые могут разгонять электроны до чрезвычайно высоких энергий на расстоянии в несколько сантиметров, а не километров, как в таких ускорителях, как Большой адронный коллайдер, используемый ЦЕРН.
Сообщение Миниатюрный ускоритель частиц может ускорить производство чипов в 15 раз появились сначала на Время электроники.