Rohamosan drágulnak a chipgyártásban használt berendezések

[HWSW] Ijesztően drágulnak a félvezetőgyártásban használatos berendezések: a következő generációs, merítéses litográfiai eszközök darabonként akár 30-40 millió dollárba is kerülhetnek, amikor 2005-ben vagy 2006-ban piacra kerülnek -- tájékoztatott Walt Trybula, az International Sematech chipgyártó konzorcium egyik vezetője. A ma elérhető legfejlettebb litográfiai berendezések ára jellemzően 10-20 millió dollár között mozog.

A (foto)litográfia a félvezetőgyártás azon folyamata, amikor a fotómaszkon levő struktúrákat levilágítás segítségével átviszik a szilíciumlemezre, később a szilíciumlemezt lemaratva jönnek létre a tranzisztorok, vezetékek. A litográfiai berendezések relatív lassú fejlődése jelentősen hátráltatja a csíkszélesség csökkentését, a gyártók már jó ideje kénytelenek beérni a 193 nanométeres hullámhosszúságú fénnyel dolgozó eszközökkel. A merítéses litográfia ennek a problémának egy megoldása.

Merítéses és EUV litográfia

A merítéses -- immerziós -- litográfia esetén a szilíciumlemezen egy folyadékréteg segít a fénysugár fókuszálásában és a minták rajzolásában. Így a készülék továbbra is a már jól bevált 193 nanométeres hullámhosszúságú fénnyel működhet, nincs szükség változtatásra.

A 10-70 nanométeres hullámhosszúságú, extrém ultraviola fénnyel dolgozó berendezések ennél még drágábbak lesznek, akár 50 millió dollárba is kerülhetnek. Az EUV litográfia alkalmazásához speciális fényforrásokra, valamint a 10-70 nanométeres hullámhosszúságú fény visszaverésére alkalmas tükrökre van szükség. A jelenlegi, kísérleti EUVL rendszerek az USA csillagháborús programjának keretén belül kikísérletezett fényforrásokra épülnek.

Az EUV litográfia alkalmazását tovább drágítja, hogy a levilágítás csak vákuumban történhet, mivel bármilyen apró porszemcse megzavarja a folyamatot. EUV litográfia esetén a fényt nem áteresztő, hanem 40 réteg szilíciumot és molibdént tartalmazó speciális tükrök segítségével irányítják a szilíciumlemezekre. Az EUV litográfiai eszközöket várhatóan 2009 körül kezdik el használni a vállalatok olyan chipekhez, amelyek csíkszélessége 32 nanométer.

Az idő előrehaladtával, a technológia fejlődésével jelentősen drágulnak a chipek előállításához szükséges fotómaszkok is. Egy 180 nanométeres csíkszélességű alkatrészek előállítására használt maszkkészlet ára 200-300 ezer dollár, 90 nanométer esetén azonban már 1,5 millió dolláros árról beszélhetünk. 65 nanométeres csíkszélesség esetén az ár meghaladhatja a 3 millió dollárt, 45 nanométer esetén pedig a 6 millió dollárt is.

Kevesen bírják a versenyt

A chipgyártók rendre arról beszélnek, hogy kisebb csíkszélesség esetén olcsóbb alkatrészek állíthatók elő, noha a gyártási költségek drasztikusan nőnek. A relatíve alacsonyabb költségeket a méretgazdaságosság teszi lehetővé, kisebb csíkszélesség esetén ugyanis azonos nyersanyagból azonos idő alatt több lapka állítható elő, így a magasabb költségeket sokkal több terméken lehet amortizálni.

Mindazonáltal egyes elemzőcégek úgy vélik, a chipgyártás gyorsan növekedő költségeit csak kevés vállalat lesz képes előteremteni, és a közeljövőben sok félvezetőgyártó hagyja el a piacot. "A költségek és a tervezés bonyolultságának növekedése [...] miatt a jövőben egyre kevesebb cégnek lesz lehetősége arra, hogy chipeket gyártson" -- mondta egy szeptemberi konferencián Jim Trully, a Gartner piackutató cég alelnöke. "A félvezetőgyártók száma az 1980-as évek közepétől 2003-ig 120-ról durván 550-re emelkedett. A következő 10 évben az ipar jelentős konszolidáción megy majd át."