Pada 5 Januari 2025, Laboratorium Nasional Lawrence Livermore (LLNL) sedang membangunkan teknologi laser kelas petawatt yang berasaskan thulium yang dijangka menggantikan laser karbon dioksida yang digunakan dalam alat litografi ultraviolet (EUV) yang melampau dan meningkatkan kecekapan sumber oleh faktor sepuluh. Kejayaan ini dapat membuka jalan bagi generasi baru sistem litografi "Beyond EUV" yang dapat mengarang cip lebih cepat dan dengan tenaga yang kurang.
Pada masa ini, penggunaan tenaga sistem litografi EUV adalah kebimbangan utama. Sistem litografi EUV yang rendah dan tinggi, misalnya, menggunakan sebanyak 1,170 kW dan 1,400 kW. Penggunaan tenaga yang tinggi ini berpunca daripada prinsip sistem EUV: denyutan laser tenaga tinggi menguap titisan timah (500, {8}} darjah Celsius) Puluhan ribu kali sesaat untuk membentuk plasma dan memancarkan cahaya pada panjang gelombang 13.5 nanometer. Bukan sahaja proses ini memerlukan infrastruktur laser dan sistem penyejukan yang luas, ia juga perlu dilakukan dalam persekitaran vakum untuk mengelakkan cahaya EUV daripada diserap oleh udara. Di samping itu, cermin canggih dalam alat EUV hanya mencerminkan sebahagian daripada cahaya EUV, jadi laser yang lebih berkuasa diperlukan untuk meningkatkan throughput.
Teknologi "Laser Laser Laser Laser" (BAT) yang terkemuka di LLNL direka untuk menangani isu -isu ini. Tidak seperti laser karbon dioksida, yang mempunyai panjang gelombang kira-kira 10 mikron, laser BAT beroperasi pada panjang gelombang 2 mikron, yang secara teorinya meningkatkan kecekapan penukaran plasma-ke-EUV titisan timah ketika mereka berinteraksi dengan laser. Di samping itu, sistem BAT menggunakan teknologi keadaan pepejal diode, yang menyediakan kecekapan elektrik keseluruhan yang lebih tinggi dan pengurusan haba yang lebih baik daripada laser CO2 gas.
Pada mulanya, pasukan penyelidikan LLNL merancang untuk menggabungkan laser BAT yang padat, tinggi-repetisi dengan sistem sumber cahaya EUV untuk menguji interaksi dengan titisan timah pada panjang gelombang 2 mikron, "kata LLNL laser fisika, untuk projek ini. Kerja kami telah memberi impak yang signifikan dalam bidang litografi EUV, dan kami kini menantikan langkah seterusnya dalam penyelidikan kami. "
Walau bagaimanapun, menerapkan teknologi BAT untuk pengeluaran semikonduktor masih memerlukan mengatasi cabaran pengubahsuaian infrastruktur utama. Sistem EUV semasa telah mengambil masa beberapa dekad untuk matang, jadi aplikasi praktikal teknologi BAT mungkin mengambil masa yang lebih lama.
Firma penganalisis industri TechInsights meramalkan bahawa menjelang 2030, loji pembuatan semikonduktor akan menggunakan 54, 000 gigawatts (GW) elektrik setiap tahun, lebih daripada penggunaan elektrik tahunan Singapura atau Greece. Masalah penggunaan tenaga boleh diperburuk lagi jika generasi akan datang teknologi litografi EUV aperture (Hyper-Na) yang akan datang datang ke pasaran. Akibatnya, keperluan industri untuk teknologi mesin EUV yang lebih cekap, penjimatan tenaga akan terus berkembang, dan teknologi laser BAT LLNL pasti membuka kemungkinan baru untuk matlamat ini.
