Dieci volte meglio: La nuova produzione rivoluzionaria di chip potrebbe far risparmiare energia e denaro

La produzione delle minuscole strutture degli attuali e futuri chip per computer utilizza una luce che, con una lunghezza d'onda di poco superiore ai 10 nanometri, tende già ai raggi X. Per essere precisi, si tratta di luce estremamente ultravioletta, o EUV in breve.

Come per i raggi X, questo pone un problema cruciale. La radiazione ad altissima energia penetra quasi tutti i materiali, purtroppo anche gli specchi necessari per la litografia, con cui la luce viene diretta con precisione per ottenere i circuiti elettronici.

Della luce laser emessa da un laser CO2, solo il 2% dell'energia raggiunge infine il wafer. Quindi c'è un grande potenziale di miglioramento.

Le conseguenze sono versatili

Presso l'Istituto di Scienza e Tecnologia di Okinawa https://www.oist.jp/news-center/news/2024/7/29/innovative-euv-lithography-technology-dramatically-increases-energy-efficiency-and-reduces-capital è stato presentato un metodo per sostituire la tecnologia precedente, molto inefficiente. Poiché la luce EUV non può essere semplicemente diretta utilizzando dispositivi ottici convenzionali, sono necessarie complicate disposizioni con specchi a forma di mezzaluna, che in genere richiedono dieci riflessioni.

Ogni riflessione riduce significativamente l'energia della luce. Sembra quindi logico ridurre radicalmente questa configurazione a due soli specchi. Tra l'altro, questa semplificazione è resa possibile da due sorgenti luminose parallele e non interagenti, che illuminano entrambe la fotomaschera per la litografia da angolazioni opposte.

Entrambi gli specchi hanno un foro al centro, per ottenere la stessa precisione della luce laser rispetto al metodo precedente. Attualmente, dovrebbe essere possibile una risoluzione di 10 nanometri. Con ulteriori ottimizzazioni, si potrebbero ipotizzare 7 nanometri e infine 5 o 2 nanometri.

Il risparmio energetico derivante da questa semplificazione è notevole. Invece di un laser da 200 watt, sono necessari solo 20 watt di potenza. Si tratta di un decimo della potenza richiesta in precedenza, che ridurrebbe la potenza necessaria per un'intera fabbrica di chip da circa 1 megawatt a 100 kilowatt.

Secondo il documento, ci sarebbero ulteriori risparmi. I laser più piccoli e più deboli sono ovviamente più economici da produrre, ma anche più economici da mantenere. Questo vale anche per l'intera ulteriore costruzione.

I costi per l'elettricità, la tecnologia e il funzionamento potrebbero essere ridotti in modo significativo, il che significa che i chip per computer potrebbero essere prodotti localmente, lontano da enormi strutture industriali. Le crisi dei chip con evidenti colli di bottiglia, come quelle che si sono verificate di recente tra il 2020 e il 2022, sarebbero quindi molto meno realistiche.