จีนพัฒนาแหล่งกำเนิดแสง EUV ของตัวเองสำเร็จ! เคลมกำลังแสงทะลุ 15W ใช้ชิ้นส่วนในประเทศ 90% แต่ยังต้องพัฒนาอีก 3–5 ปีก่อนผลิตจริง

จีนกำลังขยับเข้าใกล้เป้าหมายการพัฒนาเครื่องจักรผลิตชิปขั้นสูงด้วยเทคโนโลยีของตัวเองอีกก้าว หลัง Langdao Silex สตาร์ตอัปด้านเทคโนโลยีจากจีน เปิดเผยความคืบหน้าของ FlintNano LPP-OXXO แหล่งกำเนิดแสง Extreme Ultraviolet Lithography (EUV) ที่พัฒนาภายในประเทศ โดยบริษัทอ้างว่าระบบสามารถสร้างแสง EUV ที่มีกำลังมากกว่า 15 วัตต์ และใช้ส่วนประกอบที่ผลิตหรือพัฒนาภายในจีนประมาณ 90%

ความสำเร็จนี้มีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ของจีน เพราะแสง EUV เป็นองค์ประกอบหลักของกระบวนการผลิตชิปขั้นสูงที่ต้องการสร้างลวดลายวงจรขนาดเล็กมาก อย่างไรก็ตาม การพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงได้สำเร็จไม่ได้หมายความว่าจีนมีเครื่อง EUV Lithography ที่พร้อมผลิตชิปในเชิงพาณิชย์และแข่งขันกับ ASML ได้แล้ว

FlintNano ใช้เลเซอร์กำลัง 1,000 วัตต์สร้างแสง EUV

ตามข้อมูลทางเทคนิคที่ Langdao Silex เผยแพร่ ระบบ FlintNano LPP-OXXO ใช้เทคโนโลยี Laser-Produced Plasma (LPP) ซึ่งอาศัยเลเซอร์กำลังสูงยิงไปยังวัสดุเป้าหมายเพื่อสร้างพลาสมา จากนั้นจึงผลิตแสง EUV ที่มีความยาวคลื่นเหมาะสมสำหรับกระบวนการถ่ายโอนลวดลายวงจรลงบนเวเฟอร์ซิลิคอน

หลักการนี้มีความคล้ายคลึงกับแนวทางที่ใช้ในเครื่อง EUV ของ ASML โดยข้อมูลสเปกที่บริษัทเปิดเผยประกอบด้วย

• กำลังของเลเซอร์ขับเคลื่อน: 1,000 วัตต์

• อัตราการทำงาน: 1,000–20,000 ครั้งต่อวินาที หรือ 1–20 kHz

• กำลังแสง EUV ที่ผลิตได้: มากกว่า 15 วัตต์

• ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน: มากกว่า 2% ตามข้อมูลของบริษัท

• การทำงานต่อเนื่อง: มากกว่า 100 ชั่วโมงตามที่ผู้พัฒนาอ้าง

Langdao Silex ระบุว่าต้นแบบดังกล่าวเหมาะสำหรับการทดสอบการฉายแสงลงบนเวเฟอร์แล้ว แต่ยังจำเป็นต้องปรับปรุงและจูนระบบเพิ่มเติมก่อนจะสามารถนำไปใช้งานในระดับอุตสาหกรรมได้อย่างเต็มรูปแบบ

ทั้งนี้ ตัวเลขดังกล่าวเป็นข้อมูลที่บริษัทเปิดเผยเอง ยังไม่มีผลทดสอบจากหน่วยงานอิสระที่ยืนยันว่าระบบสามารถรักษาประสิทธิภาพ ความเสถียร และความน่าเชื่อถือได้เทียบเท่าอุปกรณ์เชิงพาณิชย์

ทำไมแหล่งกำเนิดแสง EUV จึงสำคัญต่อการผลิตชิป?

EUV ย่อมาจาก Extreme Ultraviolet เป็นเทคโนโลยีการถ่ายโอนลวดลายวงจรที่ใช้แสงความยาวคลื่นประมาณ 13.5 นาโนเมตร ทำให้ผู้ผลิตสามารถสร้างองค์ประกอบวงจรที่มีความละเอียดสูงได้มากขึ้นเมื่อเทียบกับการใช้แสง DUV แบบดั้งเดิมในกระบวนการที่เหมาะสม

เครื่อง EUV เป็นระบบที่ซับซ้อนมาก ไม่ได้ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสงเพียงอย่างเดียว แต่ยังต้องมีระบบกระจกสะท้อนแสงความแม่นยำสูง ระบบจัดตำแหน่งเวเฟอร์ กลไกควบคุมการเคลื่อนที่ และระบบตรวจวัดที่ทำงานร่วมกันอย่างละเอียด

แม้แหล่งกำเนิดแสง EUV จะสามารถทำงานได้จริง แต่หากยังไม่สามารถควบคุมคุณภาพแสง ความเสถียรของระบบ และความแม่นยำในการฉายลวดลายได้ ก็ยังไม่สามารถนำไปใช้ผลิตชิปจำนวนมากด้วยอัตราผลผลิตที่ดีได้

ดังนั้น FlintNano จึงเป็นความคืบหน้าในองค์ประกอบสำคัญของเครื่องจักรผลิตชิป ไม่ใช่หลักฐานว่าจีนพัฒนาเครื่อง EUV ที่สมบูรณ์พร้อมใช้งานเชิงพาณิชย์ได้แล้ว

จีนเร่งพัฒนาเทคโนโลยีเอง หลังถูกจำกัดการเข้าถึงเครื่อง EUV จากต่างประเทศ

ปัจจุบันเครื่อง EUV ของ ASML ไม่สามารถส่งออกไปยังจีนได้ภายใต้ข้อจำกัดการส่งออกที่เกี่ยวข้อง โดยบริษัทไม่เคยส่งมอบเครื่อง EUV Scanner ให้ลูกค้าในจีน ขณะที่เครื่อง DUV ซึ่งใช้แสงที่มีความยาวคลื่นมากกว่า ยังคงเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญที่จีนใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตชิป

ข้อจำกัดดังกล่าวทำให้จีนต้องเร่งพัฒนาองค์ประกอบของห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศ ตั้งแต่แหล่งกำเนิดแสง เลเซอร์ อุปกรณ์ผลิตชิป ไปจนถึงระบบควบคุมและชิ้นส่วนความแม่นยำสูง

นอกจาก EUV แล้ว บริษัทยังเดินหน้าพัฒนาเครื่อง DUV แบบ Immersion ซึ่งใช้แสงความยาวคลื่น 193 นาโนเมตรจากเลเซอร์ ArF เพื่อรองรับกระบวนการผลิตชิปขั้นสูงโดยไม่ต้องใช้เครื่อง EUV ในทุกขั้นตอน

อย่างไรก็ตาม การผลิตชิปขั้นสูงด้วย DUV มักต้องอาศัยกระบวนการถ่ายโอนลวดลายหลายครั้งในบางกรณี ทำให้มีความซับซ้อนด้านต้นทุนและการควบคุมกระบวนการมากขึ้น ขณะที่ EUV สามารถช่วยลดความจำเป็นในการทำลวดลายซ้ำหลายขั้นตอนสำหรับบางชั้นของวงจรได้

ยังต้องพัฒนาอีก 3–5 ปีก่อนเข้าสู่การผลิตจำนวนมาก

Langdao Silex คาดการณ์ว่าเทคโนโลยีของบริษัทจะต้องใช้เวลาอีกประมาณ 3–5 ปีในการพัฒนา ก่อนที่จะพร้อมเข้าสู่การผลิตจำนวนมาก ซึ่งหากเป็นไปตามกรอบเวลาดังกล่าว ก็อาจหมายถึงช่วงประมาณปี 2029–2031

ระยะเวลานี้ยังเป็นเพียงการคาดการณ์ของบริษัท และไม่ได้หมายความว่าเครื่อง EUV ที่สมบูรณ์จะพร้อมผลิตชิปเชิงพาณิชย์ได้ภายในช่วงเวลาดังกล่าวอย่างแน่นอน เพราะยังมีองค์ประกอบอีกหลายส่วนที่ต้องพัฒนาและผสานเข้าด้วยกัน

ความท้าทายสำคัญยังรวมถึงการสร้างกระจกสะท้อนแสงที่มีความแม่นยำสูง ระบบจัดตำแหน่งเวเฟอร์ การควบคุมการสั่นสะเทือน และการพัฒนาระบบซอฟต์แวร์ที่สามารถควบคุมเครื่องจักรได้อย่างแม่นยำในระดับที่จำเป็นต่อการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

นอกจากนี้ การนำเครื่องต้นแบบไปใช้งานจริงในโรงงานยังต้องผ่านการทดสอบความเสถียรระยะยาว รวมถึงตรวจสอบอัตราการผลิตและอัตราผลผลิตชิปที่ผ่านมาตรฐาน ซึ่งเป็นเงื่อนไขสำคัญต่อความคุ้มค่าในการลงทุน

ความสำเร็จสำคัญ แต่ยังไม่ใช่การโค่น ASML

หากข้อมูลของ Langdao Silex ได้รับการยืนยันจากการทดสอบอิสระ การพัฒนาแหล่งกำเนิดแสง EUV ที่มีส่วนประกอบภายในประเทศประมาณ 90% ก็จะเป็นอีกก้าวสำคัญของจีนในการลดการพึ่งพาเทคโนโลยีต่างชาติ

อย่างไรก็ตาม การแข่งขันกับ ASML ไม่ได้วัดกันเฉพาะว่าใครสามารถสร้างแสง EUV ได้ แต่ยังรวมถึงการนำองค์ประกอบทั้งหมดมาประกอบเป็นเครื่องจักรที่สามารถผลิตชิปได้อย่างแม่นยำ เสถียร รวดเร็ว และคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ

สรุป: จีนอาจเริ่มสร้างองค์ประกอบสำคัญของเทคโนโลยี EUV ได้เองแล้ว แต่การเปลี่ยนต้นแบบให้กลายเป็นเครื่องจักรผลิตชิปเชิงพาณิชย์ยังเป็นโจทย์ที่ยากกว่ามาก FlintNano LPP-OXXO จึงเป็นพัฒนาการที่น่าจับตา แต่ยังต้องรอผลทดสอบและความคืบหน้าของระบบส่วนอื่น ๆ ก่อนจะสรุปได้ว่าจีนใกล้บรรลุเป้าหมายในการสร้างเครื่อง EUV ของตัวเองเพียงใด

ที่มา: TechPowerUp