Lo scorso mese la Fab 34 di Intel, il nuovo impianto dell’azienda in Irlanda, ha raggiunto un nuovo, importante traguardo. Il sistema di litografia EUV, elemento primario della tecnologia di processo Intel 4, è arrivato presso la fab. Il sistema, prodotto dall’azienda olandese ASML, è probabilmente il più complesso macchinario mai costruito dall’essere umano e si preannuncia come passo fondamentale per la fase di installazione del progetto Leixlip.
Intel, la litografia in breve
Gli scanner litografici rappresentano la parte del processo produttivo dei semiconduttori dove avviene la “magia”. Gli scanner stampano la microarchitettura di ogni singolo chip su un wafer di silicio scannerizzando un modello – denominato reticolo – e trasferendone l’immagine sul wafer stesso, che viene poi sviluppato.
Sebbene gli scanner litografici facciano parte del processo produttivo dei chip da diversi anni, la più recente versione di questa tecnologia, l’Extreme Ultraviolet Scanner (EUV), consente di stampare i circuiti in dimensioni più ridotte e con maggiore precisione che mai.
La teoria
Il processo avviene generando luce EUV con una lunghezza d’onda di 13,5 nm e spruzzando micro-goccioline di stagno in una camera a vuoto, colpendole poi due volte con un raggio laser a CO2 da 25kW. Il primo passaggio a bassa energia fa evaporare la gocciolina che prende la forma di una nuvoletta di forma discoidale, mentre il secondo, a elevata energia, trasforma la nuvola in plasma, che viene concentrato in un raggio che rimbalza su una serie di specchi prima di raccogliere e mettere a fuoco l’immagine del circuito sul wafer, stampando così miliardi di transistor e altri elementi.
Lo scanner litografico è in grado di stampare elementi delle dimensioni minime di 13 nanometri (7.500 volte più sottili di un capello umano) con una precisione di allineamento di poco più di 1 nm. Per dare una prospettiva, questo equivale a puntare un raggio laser esattamente sul dito di una persona partendo dalla luna.
Una macchina eccezionale per Intel
Il primo sistema è arrivato in Irlanda dalla Technology Development Fab di Intel nell’Oregon (Stati Uniti), trasportata da quattro Boeing 747 Cargo, con alcune componenti del peso di 15 tonnellate. La parte finale del trasporto è avvenuta su strada e ha richiesto l’uso di più di 35 autoarticolati.
Il sistema è composto di 100.000 parti, 3.000 cavi, 40.000 bulloni e più di un chilometro e mezzo di tubi. La preparazione dell’edificio della Fab 34 ha richiesto 18 mesi di progettazione e costruzione per accogliere la macchina. Circa 20.000 ore di lavoro sono state impiegate solo per preparare l’arrivo dello scanner. Più di 100 persone di ASML stanno lavorando ora alla costruzione e all’allestimento del sistema, affiancando gli ingegneri e i tecnici di Intel.
Il sistema è dotato di 700 connessioni elettriche, meccaniche, chimiche e di gas. Occupa quattro piani dello stabilimento a partire dal seminterrato ed è dotato di un paranco interno che si estende al livello del soffitto.
Le dimensioni dello scanner sono tali che l’edificio della Fab 34 è stato progettato specificamente per accoglierne le dimensioni. L’altezza dei soffitti è stata aumentata di 3 metri per accogliere gli enormi paranchi installati sopra la camera bianca, in modo da consentire l’assemblaggio del macchinario sul piedistallo. Solo la parte che è alloggiata nella camera bianca ha le dimensioni di un autobus.
Estendere la Legge di Moore
La litografia ha visto numerose innovazioni negli ultimi decenni, volte a mantenere rilevante la Legge di Moore estendendo la potenza di calcolo dei singoli chip di silicio. In passato, importanti passi avanti erano stati fatti utilizzando fonti luminose da 365 nm con le lampade al mercurio o laser excimer da 258 e 193 nm. La litografia a immersione, che prevede l’immersione della lente dello scanner un una bolla d’acqua per sfruttare l’indice di rifrazione dell’acqua per ottenere maggiore dettaglio, il doppio patterning e i transistor trigate sono stati altri importanti passi avanti.
Quest’ultimo avanzamento con l’utilizzo dell’EUV ad alto volume, e le prossime iterazioni di questa tecnologia, rappresentano un’importante fase della produzione di semiconduttori in Intel.
Un evento storico
Con l’arrivo del nuovo sistema in Irlanda prende il via la prima produzione EUV ad alto volume in Europa portando con sé il futuro della produzione di semiconduttori. Intel e ASML collaborano da molti anni all’avanzamento della tecnologia litografica e la Fab 34 sarà la prima al di fuori dello stabilimento di sviluppo nell’Oregon a utilizzare l’EUV.
Un piccolo gruppo di ingegneri e manager è al lavoro in Oregon da anni, lavorando all’estensione della tecnologia nelle Virtual Factory di Intel. Si stanno trasferendo in Irlanda per condividere le loro competenze con il team che lavora nel nuovo impianto.
