Une seule entreprise fabrique ces machines, la société néerlandaise ASML, et les machines EUV de deuxième génération sont déjà disponibles. Connues sous le nom de High-NA, ces machines d’une valeur de 400 millions de dollars aident les fonderies à construire des circuits intégrés à l’aide d’un nœud de processus de 7 nm et moins. Il faut évidemment d’énormes sommes d’argent pour ouvrir une fonderie pour fabriquer des puces et ces coûts sont répercutés sur les fabricants de smartphones qui nous les répercutent ensuite.
L’EUV innovant conçu par l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa peut changer la donne dans la fabrication de puces
Mais certaines innovations conçues par un institut japonais pourraient réduire les coûts de construction de ces composants et peut-être que ces coûts inférieurs pourraient contribuer à réduire les prix des smartphones payés par les consommateurs. UN rapport publié par l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST) révèle quelles sont certaines de ces innovations. Un changement majeur réduit le nombre de miroirs réfléchissants à quatre contre 10. Proposé par le professeur Tsumoru Shintake de l’OIST, la conception innovante à faible coût n’utilise que 10 % de la puissance nécessaire pour faire fonctionner les machines EUV conventionnelles.
À gauche, l’EUV traditionnel et à droite, le modèle moins coûteux de l’OIST. | Crédit image-OIST
Le rapport de l’OIST mentionne que les nouvelles technologies pour la machine EUV traitent de quelques problèmes auparavant considérés comme insurmontables. La nouvelle machine EUV utilise un système de projection optique qui nécessite l’utilisation de seulement deux miroirs. La deuxième innovation permet à la lumière de l’EUV d’être dirigée vers des motifs logiques sur un miroir plat sans bloquer le chemin de la lumière. Le professeur Shintake déclare : « Cette invention est une technologie révolutionnaire qui peut presque complètement résoudre ces problèmes peu connus. »
Les rayons EUV ayant des longueurs d’onde extrêmement courtes, ils ne peuvent pas traverser des lentilles transparentes. Au lieu de cela, dans les machines EUV, la lumière est dirigée à l’aide de miroirs en forme de croissant qui dirigent la lumière en zigzag. Parce que la lumière s’écarte de l’axe central, elle réduit les performances globales de la machine.
Shintake a découvert qu’en alignant deux miroirs axisymétriques avec de minuscules trous centraux en ligne droite, des résultats supérieurs peuvent être obtenus. Là où les machines EUV traditionnelles consomment plus de 1 MW d’énergie et ont des coûts d’investissement de plus de 200 millions de dollars, les machines innovantes à faible coût consomment moins de 100 kW d’énergie et les coûts d’investissement sont inférieurs à 100 millions de dollars. De plus, les machines EUV typiques nécessitent une source de lumière mesurant plus de 200 W, tandis que l’unité à faible coût nécessite une source de lumière de 20 W.
Réduire le nombre de miroirs de 10 à quatre pourrait éviter à la machine de perdre trop d’énergie
L’énergie EUV s’affaiblit de 40 % à chaque rebond de lumière sur un miroir réfléchissant. Le rapport indique qu’en limitant à quatre le nombre de miroirs utilisés de la source EUV à la plaquette, « plus de 10 % de l’énergie passe, ce qui signifie que même une petite source EUV d’une puissance de quelques dizaines de watts peut fonctionner tout aussi efficacement. Cela peut conduire à une réduction significative de la consommation d’énergie. » Avec la nouvelle méthode de projection à deux miroirs remplaçant les six miroirs utilisés pour la projection par un EUV conventionnel, moins d’énergie est gaspillée.
OIST a déposé une demande de brevet pour cette machine EUV. On peut donc se demander si, si le brevet était accordé, les restrictions empêchant les fonderies chinoises d’acquérir des machines EUV seraient toujours en vigueur. Avoir accès à une telle machine semble être la principale raison pour laquelle Huawei ne peut pas obtenir de processeurs d’application pour ses téléphones construits à l’aide d’un nœud inférieur à 7 nm.
Le professeur Shintake déclare : « Le marché mondial de la lithographie EUV devrait passer de 8,9 milliards USD en 2024 à 17,4 milliards USD en 2030, avec un taux de croissance annuel moyen d’environ 12 %. Ce brevet a le potentiel de générer d’énormes avantages économiques.
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