Ya sabemos cómo serán los chips que llegarán hasta 2039. La máquina que permitirá fabricarlos está cerca

Si todo va según lo previsto Intel tendrá su litografía 14A (1,4 nm) lista en 2026. Será la primera tecnología de integración de esta compañía que utilizará el equipo de fotolitografía de ultravioleta extremo (UVE) y alta apertura de ASML. TSMC y Samsung ya han confirmado que también apostarán por esta máquina, pero de momento es Intel quien lleva la delantera. De hecho, lleva aproximadamente un año y medio probándola en su planta de Hillsboro (EEUU).

Los ingenieros de la compañía neerlandesa ASML han invertido una década en el desarrollo de la tecnología necesaria para poner a punto esta máquina, que, en realidad, es un equipo de litografía de ultravioleta extremo de segunda generación. Esta empresa de Países Bajos prevé entregar a sus clientes anualmente a partir de 2025 unos 20 equipos de este tipo con un propósito: poner en sus manos la posibilidad de producir chips de 2 nm y más allá. Mucho más allá.

Después de los equipos de litografía High-NA llegarán las máquinas Hyper-NA

Para desarrollar el equipo de litografía UVE de alta apertura (EUV High-NA por su sigla en inglés) los ingenieros de ASML han puesto a punto una arquitectura óptica muy avanzada que tiene una apertura de 0,55 frente al valor de 0,33 que tienen los equipos de litografía UVE de primera generación. Este refinamiento de la óptica permite transferir a la oblea patrones de mayor resolución, de ahí que sea posible fabricar chips empleando tecnologías de integración más avanzadas que las utilizadas actualmente en los nodos de 2 y 3 nm.

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En el artículo que dedicamos al criterio de Rayleigh explicamos con mucho detalle en qué consiste el parámetro 'NA' (numerical aperture), pero en este texto nos basta saber que esta variable identifica el valor de apertura de la óptica utilizada por el equipo litográfico. En este contexto este parámetro refleja esencialmente lo mismo que el valor de apertura cuando hablamos de la óptica de una cámara de fotos, por lo que condiciona la cantidad de luz que los elementos ópticos son capaces de recoger. Como podemos intuir, cuanta más luz recaben, mejor.

No obstante, esto no es todo. ASML también ha mejorado los sistemas mecánicos que se responsabilizan de la manipulación de las obleas con el propósito de hacer posible que una sola máquina UVE de alta apertura sea capaz de producir más de 200 obleas por hora. Esta prestación es importantísima para los fabricantes de semiconductores porque condiciona profundamente su competitividad.

Si queremos indagar para otear qué hay más allá de los equipos UVE de alta apertura lo ideal es que recurramos a IMEC, un centro de investigación en materia de circuitos integrados fundado en 1984 y alojado en Lovaina (Bélgica). Es el laboratorio más experimentado en la puesta a punto de nuevas tecnologías de integración que tenemos en Europa. De hecho, sus ingenieros trabajan codo con codo con los técnicos de ASML.

La diapositiva que publicamos encima de estas líneas contiene muchísima información interesante. Según IMEC en 2035 los fabricantes de circuitos integrados iniciarán la producción a gran escala de chips de 3 ángstroms (0,3 nm). Este hito es muy importante porque presumiblemente estos serán los primeros semiconductores fabricados con los equipos de litografía UVE Hyper-NA en los que ya está trabajando ASML. No obstante, como es lógico, estas máquinas no llegarán ese año; estarán listas mucho antes. Ese será el momento en el que los fabricantes de chips iniciarán la producción a gran escala, pero posiblemente esta máquina estará preparada a finales de esta década.

Sea como sea lo interesante es que la apertura de la óptica de estos equipos de litografía de vanguardia será, de nuevo según IMEC, de 0,75 frente a la apertura de 0,55 de las máquinas UVE de alta apertura, o de 0,33 en los equipos UVE convencionales, como hemos visto unas líneas más arriba. En cualquier caso, el itinerario de este laboratorio nos anticipa que en 2037 llegarán los circuitos integrados de 2 ángstroms, y en 2039 los fabricantes de chips conseguirán rebasar esta barrera e ir más allá de los 2 ángstroms. Parece ciencia ficción, pero no lo es. Es solo ciencia.

Imagen | IMEC

Más información | IMEC

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