EUV लिथोग्राफी मशीन अगली चुनौती का सामना करती है
चरम पराबैंगनी (EUV) लिथोग्राफी तकनीक की शुरूआत इस तकनीक की बढ़ती बिजली की खपत आवश्यकताओं से प्रभावित हो सकती है।
EUV नवीनतम चिप निर्माण प्रक्रिया में एक प्रमुख तकनीक है, और यूरोप हमेशा बेल्जियम में नीदरलैंड और IMEC में ASML के माध्यम से इस तकनीक के मूल में रहा है।
अगली पीढ़ी के उच्च ना ईयूवी तकनीक का विकास जटिल और महंगा है, जिसमें $ 350 मिलियन (लगभग आरएमबी 2.5 बिलियन) के उपकरण के एक सेट के साथ है।अमेरिकी सरकार ने हाल ही में इस तकनीक को और विकसित करने के लिए अल्बानी, न्यूयॉर्क में $ 1 बिलियन के केंद्र की स्थापना की घोषणा की।
यद्यपि EUV R & D केंद्रों के लिए फंडिंग का उपयोग मुख्य रूप से संप्रभु आपूर्ति श्रृंखला के चिप अधिनियम के लिए किया जाता है, लेकिन इसे बिजली की खपत और प्रौद्योगिकी की स्थिरता पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता है।
2013 में अमेरिकी निर्माता Cymer EUV लाइट सोर्स के ASML के अधिग्रहण के लिए, EUV तकनीक लंबे समय से विकास के अधीन है। 2010 में प्रौद्योगिकी ने भी देरी का अनुभव किया, 2015 में 7NM प्रौद्योगिकी के आसपास की बहस, और 2018 में एक आग, विभिन्न पर प्रकाश डालती है।चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है।
इंटेल ने कहा कि अपनी क्षमता विस्तार के हिस्से के रूप में, कंपनी ने ईयूवी की उत्पादन परिनियोजन पूरा कर लिया है और पांच साल के भीतर चार प्रक्रिया नोड्स को पूरा करेगी।कंपनी ने ओरेगन में अपने विकास संयंत्र में उच्च ना ईयूवी लिथोग्राफी मशीनें स्थापित की हैं।
इंटेल के सीईओ पैट गेल्डेसिग्नर ने कहा, "हमारी 'अग्रणी' रणनीति के साथ, हम अब बाजार की मांग का जल्दी से जवाब देने में सक्षम हैं। जैसा कि ईयूवी के लिए हमारा संक्रमण अब पूरा हो गया है और इंटेल 18 ए (1.8NM) लॉन्च होने वाला है, हमारे विकास की गतिइंटेल 14 ए (1.4nm) और परे नोड्स अधिक सामान्य होंगे।
इसमें 2022 में लेक्सलिप, आयरलैंड में कारखाने में ईयूवी उपकरणों की स्थापना शामिल है। हालांकि, इस उपकरण को कारखाने में अधिक स्थान की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से ऊंचाई के संदर्भ में, इसलिए यह अक्सर नई इमारतों में उपयोग किया जाता है।
रिपोर्टों के अनुसार, TSMC द्वारा एक और उच्च Na EUV प्रणाली स्थापित की जा रही है, जो 1.8NM और 1.6NM प्रक्रिया प्रौद्योगिकियों पर भी शोध कर रही है।
वर्तमान कम ना ईयूवी उपकरण को 1170 किलोवाट तक बिजली की खपत की आवश्यकता होती है, जबकि प्रत्येक उच्च ना ईयूवी प्रणाली को 1400 किलोवाट तक बिजली (एक छोटे शहर को शक्ति देने के लिए पर्याप्त) की आवश्यकता होती है, जिससे यह सेमीकंडक्टर वेफर फैब्स में सबसे अधिक ऊर्जा-कुशल मशीन बन जाती है।चूंकि ईयूवी से लैस वेफर फैब्स की संख्या में वृद्धि जारी है, बिजली की मांग भी बढ़ेगी, जिससे बिजली के बुनियादी ढांचे और स्थिरता के लिए चुनौतियां होती हैं।
TechInsights वर्तमान में 31 वेफर फैब्स को ट्रैक कर रहा है जो EUV लिथोग्राफी तकनीक का उपयोग करते हैं, साथ ही एक अतिरिक्त 28 वेफर फैब्स जो 2030 के अंत तक EUV को लागू करेंगे। यह ऑपरेशन में EUV लिथोग्राफी सिस्टम की संख्या से दोगुनी से अधिक होगा - EUV सिस्टम को अकेले की आवश्यकता हैप्रति वर्ष बिजली की खपत के 6100 गीगावाट।
यह तकनीक CMOS प्रक्रिया प्रौद्योगिकी में छोटे ज्यामितीय आयामों को सक्षम करती है, जो छोटे और अधिक शक्तिशाली चिप्स के उत्पादन की अनुमति देती है जो कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI), उच्च-प्रदर्शन कम्प्यूटिंग (HPC), और स्वायत्त ड्राइविंग के लिए महत्वपूर्ण हैं।हालांकि, TechInsights रिपोर्ट बताती है कि इसके लिए एक बड़ी लागत की आवश्यकता है: ऊर्जा की खपत।
यद्यपि ईयूवी उपकरण सेमीकंडक्टर वेफर फैब्स में सबसे अधिक ऊर्जा लेने वाला घटक है, वे केवल कुल बिजली की खपत का लगभग 11% हिस्सा हैं।अन्य प्रक्रिया उपकरण, सुविधा उपकरण और एचवीएसी सिस्टम भी समग्र ऊर्जा पदचिह्न में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।
2030 तक, ईयूवी उपकरणों का उपयोग करके 59 प्रमुख अर्धचालक उत्पादन सुविधाएं सालाना 54000 गिगावाट बिजली का उपभोग करेगी, जो सिंगापुर, ग्रीस, या रोमानिया की वार्षिक बिजली की खपत से अधिक और संयुक्त राज्य अमेरिका में लास वेगास स्ट्रिप की वार्षिक बिजली की खपत से 19 गुना से अधिक।प्रत्येक सुविधा प्रति वर्ष औसतन 915 गीगावाट बिजली का उपभोग करेगी, जो अत्याधुनिक डेटा केंद्रों की बिजली की खपत के बराबर है।यह अर्धचालक उद्योग में बढ़ती मांग का समर्थन करने के लिए स्थायी ऊर्जा समाधानों की तत्काल आवश्यकता पर प्रकाश डालता है।
यद्यपि सेमीकंडक्टर्स का उत्पादन करने वाली 500 से अधिक कंपनियां हैं, केवल कुछ के पास ईयूवी लिथोग्राफी सिस्टम का समर्थन करने के लिए साधन, मांग और कौशल हैं, जिसका विशिष्ट क्षेत्रों में ऊर्जा ग्रिड पर प्रभाव पड़ता है।बड़े पैमाने पर उत्पादन में ईयूवी प्रणाली का उपयोग करने वाले वेफर्स में TSMC (ताइवान, China, एरिज़ोना), माइक्रोन (ताइवान, China, जापान, इडाहो, न्यूयॉर्क), इंटेल (एरिज़ोना, ओहियो और ओरेगन), सैमसंग (दक्षिण कोरिया, टेक्सास),एसके हीनिक्स (दक्षिण कोरिया)।
TechInsights के वरिष्ठ स्थिरता विश्लेषक, Lara Chamness ने कहा कि एक स्थायी भविष्य सुनिश्चित करने के लिए, उद्योग को ऊर्जा-कुशल प्रौद्योगिकियों में निवेश करने, अक्षय ऊर्जा का पता लगाने और बिजली के बुनियादी ढांचे की चुनौतियों का समाधान करने के लिए नीति निर्माताओं के साथ सहयोग करने की आवश्यकता है।
अगली पीढ़ी के उच्च ना ईयूवी तकनीक का विकास जटिल और महंगा है, जिसमें $ 350 मिलियन (लगभग आरएमबी 2.5 बिलियन) के उपकरण के एक सेट के साथ है।अमेरिकी सरकार ने हाल ही में इस तकनीक को और विकसित करने के लिए अल्बानी, न्यूयॉर्क में $ 1 बिलियन के केंद्र की स्थापना की घोषणा की।
यद्यपि EUV R & D केंद्रों के लिए फंडिंग का उपयोग मुख्य रूप से संप्रभु आपूर्ति श्रृंखला के चिप अधिनियम के लिए किया जाता है, लेकिन इसे बिजली की खपत और प्रौद्योगिकी की स्थिरता पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता है।
2013 में अमेरिकी निर्माता Cymer EUV लाइट सोर्स के ASML के अधिग्रहण के लिए, EUV तकनीक लंबे समय से विकास के अधीन है। 2010 में प्रौद्योगिकी ने भी देरी का अनुभव किया, 2015 में 7NM प्रौद्योगिकी के आसपास की बहस, और 2018 में एक आग, विभिन्न पर प्रकाश डालती है।चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है।
इंटेल ने कहा कि अपनी क्षमता विस्तार के हिस्से के रूप में, कंपनी ने ईयूवी की उत्पादन परिनियोजन पूरा कर लिया है और पांच साल के भीतर चार प्रक्रिया नोड्स को पूरा करेगी।कंपनी ने ओरेगन में अपने विकास संयंत्र में उच्च ना ईयूवी लिथोग्राफी मशीनें स्थापित की हैं।
इंटेल के सीईओ पैट गेल्डेसिग्नर ने कहा, "हमारी 'अग्रणी' रणनीति के साथ, हम अब बाजार की मांग का जल्दी से जवाब देने में सक्षम हैं। जैसा कि ईयूवी के लिए हमारा संक्रमण अब पूरा हो गया है और इंटेल 18 ए (1.8NM) लॉन्च होने वाला है, हमारे विकास की गतिइंटेल 14 ए (1.4nm) और परे नोड्स अधिक सामान्य होंगे।
इसमें 2022 में लेक्सलिप, आयरलैंड में कारखाने में ईयूवी उपकरणों की स्थापना शामिल है। हालांकि, इस उपकरण को कारखाने में अधिक स्थान की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से ऊंचाई के संदर्भ में, इसलिए यह अक्सर नई इमारतों में उपयोग किया जाता है।
रिपोर्टों के अनुसार, TSMC द्वारा एक और उच्च Na EUV प्रणाली स्थापित की जा रही है, जो 1.8NM और 1.6NM प्रक्रिया प्रौद्योगिकियों पर भी शोध कर रही है।
वर्तमान कम ना ईयूवी उपकरण को 1170 किलोवाट तक बिजली की खपत की आवश्यकता होती है, जबकि प्रत्येक उच्च ना ईयूवी प्रणाली को 1400 किलोवाट तक बिजली (एक छोटे शहर को शक्ति देने के लिए पर्याप्त) की आवश्यकता होती है, जिससे यह सेमीकंडक्टर वेफर फैब्स में सबसे अधिक ऊर्जा-कुशल मशीन बन जाती है।चूंकि ईयूवी से लैस वेफर फैब्स की संख्या में वृद्धि जारी है, बिजली की मांग भी बढ़ेगी, जिससे बिजली के बुनियादी ढांचे और स्थिरता के लिए चुनौतियां होती हैं।
TechInsights वर्तमान में 31 वेफर फैब्स को ट्रैक कर रहा है जो EUV लिथोग्राफी तकनीक का उपयोग करते हैं, साथ ही एक अतिरिक्त 28 वेफर फैब्स जो 2030 के अंत तक EUV को लागू करेंगे। यह ऑपरेशन में EUV लिथोग्राफी सिस्टम की संख्या से दोगुनी से अधिक होगा - EUV सिस्टम को अकेले की आवश्यकता हैप्रति वर्ष बिजली की खपत के 6100 गीगावाट।
यह तकनीक CMOS प्रक्रिया प्रौद्योगिकी में छोटे ज्यामितीय आयामों को सक्षम करती है, जो छोटे और अधिक शक्तिशाली चिप्स के उत्पादन की अनुमति देती है जो कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI), उच्च-प्रदर्शन कम्प्यूटिंग (HPC), और स्वायत्त ड्राइविंग के लिए महत्वपूर्ण हैं।हालांकि, TechInsights रिपोर्ट बताती है कि इसके लिए एक बड़ी लागत की आवश्यकता है: ऊर्जा की खपत।
यद्यपि ईयूवी उपकरण सेमीकंडक्टर वेफर फैब्स में सबसे अधिक ऊर्जा लेने वाला घटक है, वे केवल कुल बिजली की खपत का लगभग 11% हिस्सा हैं।अन्य प्रक्रिया उपकरण, सुविधा उपकरण और एचवीएसी सिस्टम भी समग्र ऊर्जा पदचिह्न में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।
2030 तक, ईयूवी उपकरणों का उपयोग करके 59 प्रमुख अर्धचालक उत्पादन सुविधाएं सालाना 54000 गिगावाट बिजली का उपभोग करेगी, जो सिंगापुर, ग्रीस, या रोमानिया की वार्षिक बिजली की खपत से अधिक और संयुक्त राज्य अमेरिका में लास वेगास स्ट्रिप की वार्षिक बिजली की खपत से 19 गुना से अधिक।प्रत्येक सुविधा प्रति वर्ष औसतन 915 गीगावाट बिजली का उपभोग करेगी, जो अत्याधुनिक डेटा केंद्रों की बिजली की खपत के बराबर है।यह अर्धचालक उद्योग में बढ़ती मांग का समर्थन करने के लिए स्थायी ऊर्जा समाधानों की तत्काल आवश्यकता पर प्रकाश डालता है।
यद्यपि सेमीकंडक्टर्स का उत्पादन करने वाली 500 से अधिक कंपनियां हैं, केवल कुछ के पास ईयूवी लिथोग्राफी सिस्टम का समर्थन करने के लिए साधन, मांग और कौशल हैं, जिसका विशिष्ट क्षेत्रों में ऊर्जा ग्रिड पर प्रभाव पड़ता है।बड़े पैमाने पर उत्पादन में ईयूवी प्रणाली का उपयोग करने वाले वेफर्स में TSMC (ताइवान, China, एरिज़ोना), माइक्रोन (ताइवान, China, जापान, इडाहो, न्यूयॉर्क), इंटेल (एरिज़ोना, ओहियो और ओरेगन), सैमसंग (दक्षिण कोरिया, टेक्सास),एसके हीनिक्स (दक्षिण कोरिया)।
TechInsights के वरिष्ठ स्थिरता विश्लेषक, Lara Chamness ने कहा कि एक स्थायी भविष्य सुनिश्चित करने के लिए, उद्योग को ऊर्जा-कुशल प्रौद्योगिकियों में निवेश करने, अक्षय ऊर्जा का पता लगाने और बिजली के बुनियादी ढांचे की चुनौतियों का समाधान करने के लिए नीति निर्माताओं के साथ सहयोग करने की आवश्यकता है।