راهکار جدید محققان ژاپنی برای ساخت تراشه: استفاده از شتاب‌دهنده ذرات

پژوهشگران ژاپنی در حال تست و آزمایش شتاب‌دهنده‌های ذرات هستند تا با این روش بتوانند تراشه‌های نسل جدید را تولید کنند. این روش علاوه بر کارآمدی چشم‌گیر، می‌تواند مقرون به صرفه نیز باشد.

شرکت‌های بزرگ تولیدکننده تراشه مانند اینتل، سامسونگ و TSMC از دستگاه‌های لیتوگرافی EUV شرکت ASML استفاده می‌کنند، دستگاه‌های بسیار پیشرفته‌ای که می‌توانند نیمه‌هادی‌ها را با رزولوشن 13 نانومتر چاپ کنند.

با این حال، به نظر می‌رسد که استفاده از یک منبع نوری EUV پلاسمای تولید شده با لیزر (LPP که یک لیزر CO2 محسوب شده و روی قطرات کوچک قلع اعمال می‌شود)، تنها راه برای تولید و چاپ تراشه نیست.

به گزارش Tomshardware، محققان ژاپنی در حال بررسی استفاده از لیزرهای الکترون آزاد (FEL) از شتاب‌دهنده‌های ذرات هستند تا از آن‌ها در راستای ساخت تراشه‌هایی با اندازه و ویژگی‌های پیشرفته بهره‌مند شوند.

استفاده از شتاب‌دهنده ذرات برای ساخت تراشه‌های نسل جدید

سازمان تحقیقات شتاب‌دهنده انرژی بالا (KEK) در تسوکوبای ژاپن، از مدت‌ها قبل بررسی فرایند استفاده از لیزرهای الکترون آزاد که توسط یک شتاب‌دهنده خطی بازیابی انرژی (ERL) تولید شده‌اند را آغاز کرده و اکنون به دنبال ساخت تراشه با کمک این فناوری است.

پژوهشگران ژاپنی مدعی شده‌اند که یک شتاب‌دهنده خطی بازیافت انرژی می‌تواند ده‌ها کیلووات انرژی EUV را به شکل مقرون به صرفه‌ای تولید کند تا چندین ماشین لیتوگرافی به طور همزمان تأمین انرژی شوند. در مقابل، می‌توان به دستگاه Twinscan NXE:5800E از شرکت ASML اشاره کرد که اخیراً امکان استفاده از یک منبع نوری 500 واتی EUV در آن ممکن شده و این شرکت به دنبال توسعه هرچه بیشتر و رسیدن به 1000 وات است.

روند کار شتاب‌دهنده خطی بازیابی انرژی یا ERL بسیار متفاوت از ابزارهای EUV است. در این فرایند ابتدا یک اسلحه الکترونی، الکترون‌ها را به یک لوله خنک‌شده برودتی تزریق می‌کند، جایی که حفره‌های ابررسانا RF سرعت آن‌ها را افزایش می‌دهند.

در همین رابطه بخوانید:

– همه‌چیز در مورد پردازنده های نانومتری؛ داستان فرآیند ساخت CPU و لیتوگرافی تراشه ها از چه قرار است؟

– اولین دستگاه ساخت تراشه روسیه ساخته شد؛ اقدامی بزرگ ولی با فناوری 30 سال قبل!

سپس الکترون‌ها از یک موج‌ساز عبور می‌کنند و نوری را ساطع می‌کنند که از طریق فرایندی به نام انتشار خودبه‌خود تقویت‌شده (SASE) تقویت می‌شود. پس از تابش نور، الکترون‌های مصرف‌شده در فاز مخالف به شتاب‌دهنده RF بازمی‌گردند و انرژی باقی‌مانده خود را به الکترون‌های تازه تزریق‌شده منتقل می‌کنند قبل از اینکه در یک پرتو تخلیه شوند.

این بازیابی انرژی به ERL اجازه می‌دهد تا از همان مقدار الکتریسیته برای شتاب دادن به الکترون‌های بیشتری استفاده کند. بنابراین، می‌توان گفت که این روش برای تولید نور EUV با قدرت بالا بسیار کارآمد و مقرون به صرفه خواهد بود.

در سال 2021 و پیش از آغاز تورم شدید جهانی، تیم KEK هزینه ساخت یک سیستم جدید ERL را حدود 260 میلیون دلار تخمین زده است، که 50 تا 60 میلیون دلار بیشتر از قیمت دستگاه Twinscan NXE:3800E محسوب می‌شود.