8. syyskuuta 2026 ASML julkaisi kolme merkittävää ilmoitusta yhden päivän aikana, joissa käsiteltiin uusia tai laajennettuja yhteistyöprojekteja Intel Foundryn, Samsung Electronicsin ja TSMC:n kanssa korkeaa numeerista aukkoa hyödyntävässä äärivioletissa litografisoinnissa, jota yleisesti tunnetaan nimellä High-NA EUV. Ilmoitukset ovat herättäneet teollisuuden huomion fotomaskien osalta, jotka ovat keskeinen, mutta usein aliarvioitu osa puolijohteiden valmistusta.
Fotomaskit ovat nyt siirtymässä 6 tuuman muodoista 12 tuuman muotoihin. Vaikka kolme siruvalmistajaa etenevät samaan suuntaan, jokainen seuraa selkeästi erilaista aikataulua ja lähestymistapaa.
Yhteinen suunta: Yhteinen valinta AI-aikana
Kolme ilmoitusta paljastavat vahvan strategisen konsensuksen siruvalmistajien keskuudessa.
Ensimmäinen yhteensopivuuspiste on siirtyminen suurempiin fotomaskiin. Kaikissa kolmessa ilmoituksessa todetaan, että puolijohdeteollisuus on tukeutunut 6 tuuman fotomaskimuotoon vuosikymmenien ajan. High-NA EUV:n myötä siirtyminen suurempiin muotoihin — joko 12 tuuman tai 6 × 12 tuuman maskeihin — voisi parantaa tuotantotehokkuutta, vähentää siruvalmistuskustannuksia ja poistaa saumaraajojen rajoituksia. Nämä edut voisivat tehdä tulevista huipputeknologian siruista kustannustehokkaampia valmistaa.
Toinen asia on se, että AI on tämän siirtymän taustalla oleva voima. Ilmoitus, joka liittyy Intelin, toteaa, että yhä monimutkaisempien AI-tuotteiden kehittämiseen tarvitaan jatkuvaa valmistusinnovaatiota. Samsungin ilmoituksessa korostuu, että AI-aika muokkaa puolijohdeteollisuutta. TSMC:n ilmoitus on suorempi: siinä todetaan, että High-NA EUV -menetelmää käyttävien kerrosten määrä kasvaa prosessisolmujen kehittyessä, mikä johtuu pääasiassa yhä monimutkaisemmista transistorirakenteista, joita tarvitaan AI-sovelluksiin. Kasvava kysyntä AI-laskentateholle nopeuttaa innovaatioita koko valmistusprosessissa.
Kolmas asia on ekosysteemitason yhteistyön kasvava tarve. Intel mainitsi tiiviin yhteistyön ASML:n, maskivalmistajien, automaatiosuunnittelijoiden, EDA-kumppanien, materiaalitoimittajien ja puolijohteiden valmistajien kanssa. Samsung ilmoitti tekevänsä tiivistä yhteistyötä teollisuuden kumppanien kanssa. TSMC ja ASML käynnistivät yhdessä teollisuusaloitteen, korostaen, että yhteistyö voi avata mahdollisuuksia, joita mikään yksittäinen yritys ei voisi saavuttaa itsenäisesti.
Erilaiset polut: Aikainen toimija, uusi osallistuja ja yhteisaloittaja
Huolimatta yhteisestä suunnastaan, kolme yritystä eroavat merkittävästi strategisista asemistaan, teknologiateistä ja kaupallisista aikarajoistaan.
Intel on ASML:n tunnustama aikainen toimija ja uudistaja. ASML:n presidentti ja toimitusjohtaja Christophe Fouquet totesi, että Intel Foundry on ollut yksi teollisuuden johtavista yrityksistä High-NA-teknologian omaksumisessa. Intel asensi ensimmäisen kaupallisen EXE-järjestelmän vuonna 2024, sai viimeisimmän sukupolven laitteet hyväksyttyä ja toimitti ensimmäisen suuren mittakaavan logiikkasirun, joka on valmistettu High-NA-teknologialla. Fouquet korosti lisäksi, että Intel on siirtynyt suunnittelusta eteenpäin ja on jo saavuttanut tuloksia.
Samsung liittyy aloitteeseen merkittävänä teollisuusosallistujana. Ilmoituksen mukaan Samsung liittyy teollisuusaloitteeseen edistääkseen seuraavan sukupolven 12 tuuman fotomaskateknologiaa. Vaikka Samsung ei johda aloitetta, se tuo mukanaan ainutlaatuisen teknologiatien: yritys aikoo olla ensimmäinen teollisuudessa, joka käyttää High-NA EUV:ta suuressa mittakaavassa DRAM-tuotannossa vuonna 2028. Tämä laajentaisi High-NA:n käyttöä logiikkasirusta muistin valmistukseen ensimmäistä kertaa.
TSMC puolestaan on yhteisaloittaja. Ilmoituksessa todetaan, että ASML ja TSMC ovat perustaneet yhteistyöaloitteen johtaakseen puolijohdeteollisuuden siirtymistä suurempiin EUV-fotomaskiin. Sen sijaan, että liittyisi olemassa olevaan kehykseen, TSMC työskentelee ASML:n kanssa sen luomiseksi ja auttaakseen muokkaamaan siirtymän standardeja.
Ilmoituksissa ilmoitetaan myös, että High-NA-teknologiaa on käytetty suurimittakaavassa valmistuksessa valituissa kerroksissa Intel Core Ultra Series 3 -prosessorien osalta, joiden koodinimi on Panther Lake. Yli miljoona piitä on käsitelty, ja päällekkäisyystarkkuus, tuottavuus ja järjestelmän saatavuus täyttävät odotukset. Intel 18A -tuotteet, jotka on valmistettu High-NA-teknologialla, väitetysti saavuttivat suorituskyvyn, joka on yhtä hyvä tai parempi kuin vertailukelpoisia kerroksia, jotka on valmistettu nykyisillä EUV-alustoilla.
Samsung aikoo olla ensimmäinen yritys, joka ottaa käyttöön High-NA EUV:n suurimittakaavaisessa DRAM-tuotannossa vuoteen 2028 mennessä. Yritys ilmoitti, että tämä osoittaa edelleen, että High-NA-teknologia on valmis tukemaan sekä edistyneitä muisti- että logiikkasovelluksia.
TSMC aikoo alkaa käyttää High-NA-teknologiaa suurimittakaavaisessa tuotannossa edistyneissä solmuissa vuonna 2030. Yritys paljasti myös kaksi muuta merkkipaalu: 12 tuuman fotomaskin pilottilinjan perustamisen vuonna 2031 ja 12 tuuman High-NA-lithografiajärjestelmien tukemisen edistyneeseen solmutuotantoon vuonna 2033.
Mitkä ovat suuret fotomaskit ja miksi AI-aika tarvitsee niitä?
Kolmen yrityksen samankaltaisuuksien ja erojen lisäksi yksi keskeinen kysymys pysyy: Mitkä ovat suuremmat fotomaskit, joita he tavoittelevat, ja mitä ne merkitsevät AI-aikakauden piirin valmistukselle?
Fotomaski, jota joskus kutsutaan maskiksi tai retikkeliksi, toimii ”negatiivina” tai mallina, jota käytetään puolijohdelithografiassa. EUV-lithografiajärjestelmä ohjaa ekstremi-ultraäänivaloa heijastavalle fotomaskille. Heijastettu kuvio projisoidaan sitten piikiekolle, siirtäen piirikuvaston kiekon pintaan. Piirin suorituskyky, sähkönkulutus ja tuotto riippuvat osittain siitä, kuinka tarkasti yhä monimutkaisempia piirikuvioita voidaan siirtää.
Puolijohdeteollisuus on käyttänyt 6 tuuman fotomaskkeja standardimuotona vuosikymmenten ajan. Tämä koko riitti aikaisemmille prosessisolmuille, mutta sen fyysisiä rajoitteita on yhä nähtävissä High-NA EUV:n myötä.
Yksi oleellinen käsite on ompelu. Koska 6 tuuman fotomaski tarjoaa rajoitetun altistusalueen, liian suuri tai monimutkainen piirisuuntaus voi vaatia jakamista useisiin maskialueisiin. Erilliset kuviot yhdistetään sitten useiden altistusten kautta. Tämä prosessi lisää valmistuksen monimutkaisuutta ja tuo mukanaan lisäpäällekkäisyys- ja tuottoriskejä. Intelin ilmoituksessa todetaan, että sen prosessisuunnittelupakettiratkaisu tukee ompelua, kun taas yksi suurempien fotomaskien siirtymisen tavoitteista on eliminoida ompelurajoitukset.
Siirtyminen 12 tuuman fotomaskkeihin – tai Intelin 6 × 12 tuuman muotoon – laajentaa merkittävästi saatavilla olevaa maskialuetta. Suurempi muoto voi kattaa enemmän piiri-aluetta yhdessä altistuksessa, vähentäen tai poistaen ompelun tarpeen. Se voi myös parantaa valmistustehoa, lyhentää kiekon käsittelyaikaa, alentaa valmistuskustannuksia ja yksinkertaistaa prosessivirtoja.
AI-piireille on tyypillistä suuret sirukoot, monimutkaiset transistoriarkkitehtuuri ja korkea I/O-tiheys. NVIDIA:n GPU:t, AMD:n AI-kiihdyttimet ja Intelin tietokeskusten prosessorit ylittävät usein perinteisten PC-prosessorien mitat ja voivat integroida kymmeniä tai jopa satoja miljardeja transistoreja. Kuten TSMC huomautti ilmoituksessaan, yhä monimutkaisemat transistorin arkkitehtuurit AI-sovelluksille tulevat johtamaan jatkuvaan kasvuun kerrosten määrässä, jotka vaativat High-NA EUV:ta.
6 tuuman fotomaskien rajoitusten alla yhä monimutkaisempien AI-piirien valmistaminen voi vaatia ompelua. Kun AI-piirisuunnitelmat jatkavat laajenemista, ompelu aiheuttaa suurempia haasteita, jotka liittyvät prosessin monimutkaisuuteen, päällekkyys tarkkuuteen ja tuottoon. 12 tuuman fotomaskiformaatti tarjoaa perusratkaisun vähentämällä maskikoon asettamia fyysisiä rajoitteita. Se voisi antaa piirinvalmistajille mahdollisuuden integroida enemmän transistoreja yhteen altistuspiirisuunnitelmaan samalla edistäen AI-piirien suorituskykyä alhaisemmalla kustannuksella ja suuremmalla valmistustehokkuudella.