Intel đã xử lý hơn 1 triệu wafer bằng High-NA EUV, vượt tổng số của phần còn lại của ngành

Intel hôm thứ Hai công bố rằng công ty đã xử lý hơn 1 triệu wafer 300 mm bằng các máy quét High-NA EUV, chưa đầy hai năm rưỡi kể từ khi hệ thống High-NA đầu tiên của Intel được lắp đặt. Trong tương lai gần, Intel vẫn sẽ sử dụng phương pháp stitching với các hệ thống High-NA, nhưng đang hướng tới các photomask 6×12 inch lớn hơn.

Hiện tại, Intel dự định tiếp tục sử dụng photomask 6 inch theo tiêu chuẩn ngành, cho phép phơi sáng các half-field kích thước 26 × 16,5 mm và vì vậy cần sử dụng kỹ thuật stitching đối với các chip lớn hơn.

Tuy nhiên, Intel cũng đang phát triển photomask 6 × 12 inch, cho phép các máy quét High-NA EUV phơi sáng toàn bộ vùng 26 × 33 mm trong một lần, không cần stitching.

Hơn 1 triệu wafer High-NA

Con số 1 triệu wafer của Intel bao gồm các wafer được xử lý trong quá trình lắp đặt và chứng nhận thiết bị, nghiên cứu & phát triển (R&D), cũng như sản xuất.

Đầu năm nay, Intel đã chứng nhận việc sử dụng máy quét High-NA EUV cho công nghệ tiến trình 18A. Hiện tại, các hệ thống này được sử dụng để sản xuất một số bộ xử lý Panther Lake của Intel.

Intel hiện có hai hệ thống ASML Twinscan EXE:5000 và ít nhất một máy quét EXE:5200B. Vào cuối tháng 2/2025, Intel mới xử lý khoảng 30.000 wafer bằng hệ thống High-NA EUV. Vì vậy, việc tăng từ 30.000 wafer vào tháng 2/2025 lên hơn 1 triệu wafer vào tháng 9/2026 cho thấy mức độ sử dụng High-NA EUV của Intel đã tăng lên rất mạnh.

Do đội máy High-NA của Intel đã mở rộng từ hai hệ thống EXE:5000 lên ba hệ thống và hiện có thêm EXE:5200B nhanh hơn, cột mốc 1 triệu wafer không chỉ phản ánh quy mô thiết bị mà còn cho thấy mức độ trưởng thành của quy trình sản xuất.

Điều đáng chú ý hơn là vào tháng 4 năm nay, ASML cho biết tổng số wafer được xử lý bởi tất cả các máy quét High-NA EUV đã được xuất xưởng khi đó vượt 500.000 wafer, với mức độ sẵn sàng thiết bị trên 80%.

Điều này có nghĩa là Intel hiện đã xử lý nhiều wafer bằng High-NA hơn toàn bộ phần còn lại của ngành cộng lại.

Tiếp tục sử dụng stitching

EUV truyền thống với NA 0,33 sử dụng độ phóng đại 4X theo cả hai hướng, cho phép tạo vùng phơi sáng quen thuộc 26 × 33 mm trên wafer với photomask 6 inch truyền thống.

Trong khi đó, EUV High-NA 0,55 NA sử dụng độ phóng đại bất đẳng hướng 4X/8X. Vì vậy, cùng một photomask 6 × 6 inch chỉ có thể tạo ra vùng phơi sáng khoảng 26 × 16,5 mm trên wafer.

Do đó, những die lớn vốn có thể nằm trọn trong vùng phơi sáng 26 × 33 mm của EUV truyền thống sẽ phải được phơi sáng thành hai half-field khi sử dụng High-NA EUV. Kỹ thuật này được gọi là stitching.

Stitching là giải pháp khả thi trong ngắn hạn, nhưng có một số nhược điểm.

Thứ nhất, nó làm giảm đáng kể năng suất. Trên hệ thống EXE:5200B, tốc độ có thể giảm từ 175 wafer/giờ xuống 125 wafer/giờ.

Thứ hai, thiết kế chip phải tính đến stitching ngay từ đầu và được phát triển với phương pháp này, qua đó làm giảm sự tự do trong việc bố trí các thành phần trên chip.

Thứ ba, hai lần phơi sáng phải được căn chỉnh với độ chính xác cực cao để các cấu trúc đi qua ranh giới stitching có thể kết nối chính xác.

Chỉ một sai lệch rất nhỏ cũng có thể làm biến dạng đường mạch và via, hoặc làm đứt các kết nối. Điều này có thể tạo ra lỗi và làm giảm yield — đặc biệt đáng lo ngại đối với các die CPU và GPU lớn, nơi mỗi lỗi đều có chi phí rất cao.

Nỗ lực phát triển photomask 6 × 12 inch đang tiến triển

Để tránh phải sử dụng stitching, ngành bán dẫn — với Intel đang đóng vai trò dẫn dắt — đang hướng tới việc chuyển sang photomask 6 × 12 inch. Kích thước lớn hơn này sẽ cho phép High-NA EUV tạo ra toàn bộ vùng phơi sáng 26 × 33 mm chỉ trong một lần.

Trên lý thuyết, việc này nghe có vẻ đơn giản: chỉ cần làm photomask dài gấp đôi. Nhưng trên thực tế, thay đổi kích thước photomask sẽ tạo ra một sự thay đổi rất lớn đối với toàn bộ hệ sinh thái. Việc chuyển từ photomask 6 × 6 inch sang 6 × 12 inch sẽ đòi hỏi những thay đổi đáng kể trên toàn bộ chuỗi cung ứng, bao gồm:

Vật liệu nền photomask và quy trình lắng đọng;

Khắc và kiểm tra;

Đo lường;

Làm sạch;

Pellicle;

Máy ghi photomask;

Hệ thống xử lý và vận chuyển photomask.

Quan trọng hơn, bản thân các máy quét High-NA EUV cũng sẽ phải được sửa đổi hoặc thiết kế lại để có thể sử dụng photomask lớn hơn.

Điều này biến quá trình chuyển đổi thành một dự án tái thiết bị quy mô lớn trên toàn bộ chuỗi cung ứng bán dẫn.

Hiện ASML và Intel chưa xác nhận liệu các máy High-NA EUV hiện tại hoặc những hệ thống đang được lên kế hoạch có thể được sửa đổi để sử dụng photomask lớn hơn hay không.

Theo roadmap của ASML, các máy High-NA EUV trong tương lai được ra mắt trước và sau năm 2033 vẫn được thiết kế xoay quanh photomask 6 × 6 inch và phương pháp stitching.

Vì vậy, vẫn chưa rõ liệu toàn ngành có thực sự chuyển sang photomask 6 × 12 inch hay không. Tuy nhiên, Intel dường như đang là doanh nghiệp tích cực nhất thúc đẩy việc thay đổi tiêu chuẩn photomask, một tiêu chuẩn đã định hình cơ sở hạ tầng quang khắc trong nhiều thập kỷ.

Nếu nỗ lực này thành công, Intel có thể sở hữu lợi thế first-mover đáng kể so với các đối thủ, bởi công ty sẽ góp phần định hình và thiết lập tiêu chuẩn mới cho ngành quang khắc trong nhiều thập kỷ tới. Đây là một lợi thế khó có thể đánh giá thấp.