High-NA EUV bei Intel: „Wir sind nicht zu früh dran und zu teuer ist es auch nicht!“

Intel versuchte in dieser Woche Fragen und Unsicherheiten beim Thema High-NA EUV auszuräumen und brachte etwas Licht ins komplexe Dunkel, ohne dabei große Neuigkeiten anzukündigen. Dabei stimmt Intel den Gesang von ASML mit ein, die das Thema zwar als groß verkaufen, intern sei es aber leichter als das erste EUV.

Zwei Tage nach ASML, die im Rahmen ihres Quartalsberichts auch in Richtung High-NA EUV einstimmten, legt Intel als erster Kunde dieses Systems mit einer eigenen Veranstaltung nach. Dabei geht es auch darum, Vertrauen für Intels Plan zu gewinnen, was nicht funktioniert, ohne die Historie zu kennen. Denn bei „Low-NA EUV“ setzte Intel im Nachhinein betrachtet aufs falsche Pferd, indem man es je nach Betrachtungsweise erst drei, vier, fünf Jahre nach den Mitbewerbern adaptierte. Bei High-NA will man jedoch Erster sein. Zwei Extreme also, die es schwer machen, an den Plan zu glauben.

Intel verweist dabei ein wenig auf die eigene Vergangenheit mit EUV und dem damit verknüpften langen Werdegang, auch, um sich selbst ein wenig aus der Schusslinie zu nehmen, nachdem der Konzern zur Mitte der letzten Dekade noch großspurig behauptete, mit klassischen Immersionsscannern doch nahezu alles schaffen zu können. Und das zu einem Zeitpunkt, als das eigene 10-nm-Produkt bereits in den Trümmern versank.

Geforscht wurde an EUV bekanntlich über Jahrzehnte, selbst die ersten Systeme für die Serienproduktion waren anno 2018 noch problembehaftet und hatten eine extrem geringe Produktivität. ASML bezifferte sie damals auf rund 125 Wafer die Stunde, realistisch waren es jedoch weniger, auch die Ausfallzeiten waren extrem hoch.

Dies wurde erst in den vergangenen Jahren deutlich besser, nun folgt die neueste Generation alias NXE:3800E, die 220 Wafer pro Stunde belichten soll. Die Produktion startete vor sechs Jahren mit 120 bis 135 Wafern die Stunde und war ein massiver Abfall gegenüber Immersionsscannern, die bis zu 300 Wafer die Stunde schaffen.

Viele Hintergründe zur EUV-Technologie sowie weiteren Innovationen liefern zwei ComputerBase-Berichte:

• Chipfertigung: Was steckt hinter der EUV-Lithografie?
• Chipfertigung: Innovationen gestern, heute und morgen

High-NA soll Kinderkrankheiten von EUV vermeiden

Viele dieser Probleme zum Start von EUV soll High-NA nicht mitbringen. Denn die Gemeinsamkeiten zu bisherigen EUV-Systemen sind viel größer als gedacht. Primär umfassen die großen Veränderungen die Optik und das was Zeiss liefert. Das modulare System soll sich jedoch schnell anpassen lassen. Fachleute, die an EUV-Systemen gearbeitet haben sollen schnell auch für High-NA-Systeme bereit sein.

ASML und Intel kommen dabei immer wieder nicht umher, die Vorteile der höheren Numerischen Apertur (NA) gegenüber Low-NA, also 0.55 vs. 0.33NA, zu betonen. Vor allem die höhere Auflösung ist entscheidend, in der Produktion werden weniger Masken und Produktionsschritte benötigt, mit Umständen wie Double, Triple oder Quad Patterning muss nicht hantiert werden. Selbst wenn gesagt wird, es sei ein Produkt aus der EUV-Fertigung, sind heutzutage oft noch die wenigsten Layer und Schritte tatsächlich in einem EUV-Scanner vollzogen worden. Das soll sich auch bei High-NA-EUV nicht ändern. EUV, Immersion und selbst Dry-Scanner verbleiben für unkritische Teile eines Chips in Benutzung. Am Ende ist es stets eine Kosten-Nutzen-Frage, der Wirtschaftsaspekt sei ein ziemlich wichtiger, erklärt Intel.

Der Preis ist hoch aber macht trotzdem Sinn

Der bisher bekannt gewordene Preis entsprechender Systeme, wobei Intel keine Zahlen nennt, aber als Gerücht rund 400 Millionen US-Dollar gehandelt werden, sei über die gesamte Laufzeit gerechnet nicht übermäßig hoch, so Intel. Die Systeme sollen über mehrere Generationen genutzt werden, sind zudem aufrüstbar. Da die Produktionsmenge direkt zum Start auf dem Niveau der besten EUV-Scanner ansetzt, die erst jetzt auf den Markt kommen, werden effektiv sogar weniger Systeme benötigt als zum Start von EUV mit geringer Ausbeute. Klassische EUV-Scanner kosteten zuletzt rund 180 Millionen Euro/US-Dollar. Für den NXE:3800E soll der Preis steigen und dürfte damit die 200-Millionen-Marke knacken. Ein High-NA-System ist also rund doppelt so teuer.

Intel betont, dass alle Fab-Neubauten für den Einsatz dieser Systeme vorbereitet seien, die beiden Fabs in Magdeburg in Deutschland dürften diese Systeme mit als erste ebenfalls erhalten. Denn hier soll Intel 14A als erste High-NA-Produktion von Intel vom Band laufen.

Intels High-NA-EUV-System geht in den Betrieb

Ende 2023 hat ASML das erste High-NA-System für Intel auf den Weg gebracht. Gern wird dabei auf Bildern lediglich ein kleiner einzelner Container gezeigt, doch es waren bei Intel über 250 Einzelstücke in 43 Frachtcontainern, multiple Lkw und viele Frachtflieger nötig, denn die Systeme sind mit 150 Tonnen nicht pauschal schwer, sondern vor allem ausladend groß.

Nun vermeldet Intel, dass das System komplett installiert sei, nun die Feinabstimmung und das Tuning beginne. Dies ist dem straffen Zeitplan geschuldet und geschieht zum Teil auch bei ASML in den Niederlanden und bei Intel in Oregon. Denn einige der Teile, die in Intels Fab geliefert wurden, wurden beispielsweise direkt aus den USA von Zulieferern dort hin verschickt. Nicht alles stand schon einmal zusammengesetzt in Veldhoven bei ASML und wurde dann wieder auseinandergenommen. So soll es unterm Strich etwas schneller gehen und in wenigen Wochen die ersten Wafer bei Intel belichtet werden.

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Next up: Hyper-NA mit 0.75NA

Nach EUV und High-NA EUV kommt Hyper-NA EUV. Mathematisch ist das einfach, denn von 0.33NA geht es erst auf 0.55NA und dann auf 0.75NA. Laut Intel hat Zeiss beim Wechsel in der Optik von 0.33NA auf 0.55NA so viel gelernt und Spielraum erwirtschaftet, dass der Übergang zu Hyper-NA sogar etwas leichter ausfallen könnte. Zumindest vieles an der Methodik soll auch dort greifen, natürlich dürfte es dennoch noch viele Herausforderungen geben. Aber das, was vor zehn Jahre in Richtung High-NA begonnen wurde, wird nun in ähnlicher Form auch für Hyper-NA auf den Weg gebracht. Rund zehn Jahre dürfte es dafür aber trotzdem noch brauchen.

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ComputerBase hat Informationen zu diesem Artikel von Intel unter NDA erhalten. Die einzige Vorgabe war der frühestmögliche Veröffentlichungszeitpunkt.