Hace mucho que los nanómetros dejaron de ser una medida indispensable para transformarse en un reclamo de marketing

La definición de nanómetro ha cambiado con el tiempo. Teníamos algo concreto a lo que aferrarnos cuando, a mediados de la década de 2000, las micras empezaron a desaparecer y los fabricantes de procesadores empezaron a utilizarlas para determinar la tecnología de integración que utilizaban los usuarios. Los nanómetros podrían usarse como punto de referencia para comparar la sofisticación de los nodos litográficos en aquellos primeros años porque, al igual que las micras antes, eran una medida bastante precisa de la longitud de las puertas lógicas.

Sin embargo, durante muchos años, los usuarios no han encontrado este parámetro muy útil. Y la razón es que los fabricantes de semiconductores han comenzado a utilizarlo como estrategia de marketing. Los nanómetros ya no son una medida precisa de parámetros físicos como el espaciado de los transistores o la longitud de las puertas lógicas. Los usuarios no podemos comparar directamente las litografías que cada fabricante de chips intenta “vendernos” por la libertad con que las maneja cada uno.

Mi colega Enrique escribió un artículo muy interesante en julio de 2022 explicando con gran detalle por qué no todos los nanómetros son iguales y por qué ha habido una desconexión casi completa entre la nomenclatura y la realidad física de los circuitos integrados. Si aún no lo has leído, te recomiendo que lo hagas.

El tema principal de este artículo es esencialmente el mismo, pero sugiero verlo desde un ángulo diferente. La empresa holandesa ASML, que fabrica los equipos de litografía más punteros del mundo, tiene mucho que decir al respecto y puede ayudarnos a comprender qué especificaciones deberían ofrecernos los fabricantes de chips para comparar sus tecnologías de integración.

Todo depende de la dimensión crítica.
La biblia está disponible para los ingenieros de ASML. El criterio de Rayleigh es el nombre de la ecuación. Ven la importancia de esta fórmula en su capacidad de capturar con precisión los factores que gobiernan el avance de la tecnología de integración. Ni mas ni menos. La dimensión crítica es una de ellas que destaca sobre las demás porque muestra de manera inequívoca el nivel de sofisticación de un determinado nodo litográfico. La ecuación del criterio de Rayleigh se muestra aquí:.

Puede parecer una fórmula compleja al principio, pero si entendemos qué significa cada uno de los términos de la ecuación, en realidad no es tan difícil. El primero de ellos, abreviado en inglés “CD” por dimensión crítica, cuantifica hasta qué punto se pueden reducir las partes constitutivas de un circuito integrado. La industria de los semiconductores quiere minimizar este parámetro a toda costa. De hecho, todos ellos –pero especialmente ASML- dedican una cantidad importante de recursos a la creación de tecnologías que permitan agudizar la dimensión crítica, lo que nos pide fijarnos en la expresión que tenemos en el lado derecho de la ecuación matemática. igualdad.

Los parámetros físicos que controlan el proceso de fabricación de semiconductores establecen los límites del factor “k1”. El límite físico de la fotolitografía de silicio es “k1 = 0,25”, que es lo que nos interesa mantener. en mente. Como se puede imaginar, los fabricantes hacen todo lo posible para avanzar en su tecnología y acercar este coeficiente lo más posible a este valor límite.

El siguiente parámetro, indicado con la letra griega lambda (”), nos dice qué longitud de onda de luz se emplea durante el proceso de fabricación de semiconductores. Reducir la longitud de onda de la luz para mejorar la resolución del proceso fotolitográfico es uno de los mayores retos a los que se enfrentan las empresas de las que hablamos.

Sin embargo, deben crear nuevas herramientas litográficas, fuentes de luz (normalmente se utiliza luz ultravioleta), componentes ópticos, materiales fotorresistentes y procesos de fabricación para cada paso que den en este camino. En otras palabras, una planta se ve obligada a alterar la mayor parte de su maquinaria y proceso de fabricación cada vez que reduce la longitud de onda de la luz que proyecta sobre sus obleas.

‘NA’ (apertura numérica), que identifica el valor de apertura de la óptica utilizada por el equipo litográfico, es el componente final de la receta que nos interesa examinar. La cantidad de luz que los elementos ópticos son capaces de captar está determinada por este parámetro, que es esencialmente equivalente al valor de apertura cuando se habla de la óptica de una cámara. Como era de esperar, mejores serán para captar la luz.

Tras examinar los datos del criterio de Rayleigh, podemos sacar la conclusión de que los fabricantes de semiconductores se ven obligados a mejorar los tres parámetros que coexisten en la expresión de la derecha para mejorar la resolución de su proceso fotolitográfico. del cálculo.

Cuando fabricantes de chips como TSMC, Intel, Samsung o GlobalFoundries anuncian que tienen lista una nueva tecnología de integración, lo que en realidad están diciendo es que han conseguido reducir la longitud de onda de la luz que utilizan en sus procesos litográficos. Es posible que también hayan logrado acercarse un poco más al límite físico impuesto por la fotolitografía de silicio a medida que mejoran sus componentes ópticos para aumentar su capacidad de captar luz. “k1 = 0,25” en ese momento.

Sería ideal si dejaran de describir sus tecnologías de integración en términos de nanómetros o angstroms y en su lugar utilizaran un parámetro objetivo que ayudaría a los usuarios a comprender cuán sofisticadas son. La dimensión crítica es un fuerte candidato para ocupar este puesto, pero parece poco probable que los fabricantes de chips lo hagan en el mediano plazo. Pasaremos a hablar de nanómetros y angstroms, pero los usuarios deben mantener la distancia y recordar que estas mediciones en realidad no están relacionadas con las propiedades físicas de los semiconductores.