Los desafíos de la tecnología EUV y porqué las memorias RAM la incluirán

Aunque hemos hablado largo y tendido de la tecnología EUV, hay muchas cosas que todavía quedan en el tintero. Comenzando por el hecho de que su aplicación se va a trasladar de forma masiva a otras industrias fuera de los chips de GPU y CPU, como por ejemplo a las memorias RAM, pero si tan complicado es el uso de EUV, ¿por qué lo van a introducir en DRAM cuándo manejan costos muy bajos?

La pregunta principal de esto sería, ¿por qué necesita la industria la tecnología EUV? Todo el mundo está migrando hacia ella, pero el usuario de a pie no entiende realmente cuales son las ventajas. Resumiendo: costes, velocidad y escalabilidad. De las tres quizás la escalabilidad sea la más importante, porque los costes y la velocidad no son proporcionales y uno bajará y el otro aumentará, pero si tenemos un cuello de botella en escalabilidad, entonces la industria no avanza.

El tiempo va unido a la velocidad de manera intrínseca, todos quieren llegar antes

Portada EUV

La principal ventaja desde el punto de vista de un ingeniero mecánico y diseñador de máscaras para litografía es que EUV simplemente reduce los pasos y el número de patrones usados en cada grabado.

Eso ya de por sí es una ventaja clave, pero si además le añadimos una longitud de onda más pequeña en nanómetros, tendremos unos transistores de menor tamaño y curiosamente mejor grabados por obtener el láser y el escáner más precisión.

Por ello, TSMC, Samsung e Intel pelean por hacerse con los escáneres de ASML, sobre todo la coreana, ya que pretende (y al parecer consigue) incluir la tecnología en sus NAND Flash por motivos obvios.

Pero como EUV sigue siendo una tecnología que está lejos de ser madura y es extremadamente cara, ¿cómo casa el hecho de que se use EUV siendo todo tan caro a su alrededor?  He aquí el porqué todos los fabricantes terminarán pasando a esta técnica …

La naturaleza de las NAND Flash permite que EUV se aplique a su silicio

Fotomáscara EUV

Hay tres factores determinantes para entender por qué la industria terminará en EUV como las CPU y GPUs. El primero tiene que ver con la estructura de las celdas, ya que para crearlas se usan patrones muy regulares, lo cual implica repeticiones del mismo constantemente.

El segundo factor es el volumen que implica lanzar NAND Flash al mercado. Como es solo un diseño, invertir en él sale rentable si luego no paras de producir obleas, e incluso actualizar las máscaras sale rentable, puesto que mejoras el rendimiento y eso siempre viene bien.

Por último, la redundancia en el diseño permite una mayor tasa de fallos, por lo que rentabilizas muchísimo más las obleas y los chips, mejorando el precio final y pudiendo ser competitivos. Si a esto le sumamos el hecho de que se podrían conseguir mayores velocidades en dichos chips y mayor densidad … podemos comprender por qué a pesar de la ingente cantidad de dinero que supone un escáner, Samsung se ha tirado de cabeza a por ellos.

¿No son las máscaras un problema igualmente para DRAM como para CPU y GPU?

Lo son, para todos por igual, los llamados Space-Blank de las máscaras EUV siguen siendo un problema por su propia construcción y materiales. Una máscara consiste en un área que es brillante y en otra que es oscura, donde los límites entre ambas son muy definidos.

La zona brillante es un reflector, una capa muy delgada con un tamaño de entre 40 a 50 nanómetros por debajo de la superficie. Esta capa lo que trata es de crear reflexión par que la oblea quede en blanco en ese punto, por lo que al reflectar la luz se necesita un absorbente que adquiera esa luz y no la deje moviéndose por los espejos y ahí está el problema principal.

Máscara en blanco EUV

Si la lente y la máscara no son los suficientemente perfectas, lo que obtendremos es una imagen borrosa en la oblea y por lo tanto los transistores no se grabarán bien. Por lo que para mejorar esto se usan haces de electrones y la llamada película, una capa muy fina por encima de la máscara que la protege del polvo y cualquier imperfección, para que el grabado sea más perfecto.

El uso de haces de electrones mejora la precisión, la película la empeora, pero compensa porque protege a la máscara. Así que la industria de las NAND Flash virará poco a poco a EUV hasta que dentro de unos años todos los chips estén fabricados con esta tecnología tan cara actualmente, por lo que deberíamos ver unos rendimientos muy grandes en pocos años.