ASML stellt EUV-Lichtquellen-Technologie vor, die die Chipproduktion bis 2030 um 50 % steigern könnte

• ASML-Forscher haben eine Technologie entwickelt, die die Ausgangsleistung der Lichtquelle in EUV-Lithografieanlagen von bisher 600 W auf 1.000 W erhöht und damit einen Durchbruch schafft, der die Chipproduktion pro Stunde bis 2030 um bis zu 50 % steigern könnte
• Während in den USA und in China Wettbewerber für ASMLs EUV-Technologie auftauchen, ist dieser technologische Fortschritt ein Versuch, den Vorsprung bei der Lichtquellentechnologie, dem anspruchsvollsten Teil der Anlage, weiter zu festigen
• Der Kern der Technologie besteht darin, die Zahl der Zinntropfen auf etwa 100.000 pro Sekunde zu verdoppeln und Plasma statt mit einem einzelnen Laserburst durch zwei kleine Laserbursts zu erzeugen
• Es wird erwartet, dass der Wafer-Durchsatz pro Stunde von derzeit 220 auf etwa 330 Wafer bis 2030 steigt, was direkt zu niedrigeren Produktionskosten pro Chip führt
• Auf Basis der für 1.000 W eingesetzten Technologie ist der Weg zu 1.500 W klar erkennbar, und auch für 2.000 W werden keine grundlegenden Hürden gesehen

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EUV-Lichtquellenleistung von 1.000 W erreicht

• Michael Purvis, leitender Technologe für ASMLs EUV-Lichtquelle, betonte, dass es sich bei diesem Erfolg nicht um eine kurzfristige Demonstration handelt, sondern um ein System, das unter denselben Bedingungen wie bei Kunden 1.000 W erzeugen kann
• Eine höhere Leistung der EUV-Lichtquelle verkürzt die Belichtungszeit von Siliziumwafern, wodurch sich in derselben Zeit mehr Chips produzieren lassen
• Laut Teun van Gogh, Vice President für die NXE-Linie bei ASML, ist das Ziel, den Kunden zu ermöglichen, EUV weiterhin zu deutlich geringeren Kosten zu nutzen

Technisches Prinzip

• ASMLs EUV-Anlagen erzeugen Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 Nanometern, indem geschmolzene Zinntropfen in einer Kammer mit einem großen CO₂-Laser erhitzt und in einen Plasmazustand überführt werden
• Dieses Plasma befindet sich in einem ultrahochtemperierten Zustand, heißer als die Sonne; das dabei ausgesandte EUV-Licht wird mit Präzisionsoptiken des deutschen Unternehmens Carl Zeiss AG gesammelt und für die Chipbelichtung genutzt
• Der Kern dieses Fortschritts besteht aus zwei Punkten:
  • Verdopplung der Zahl der Zinntropfen auf etwa 100.000 pro Sekunde
  • Plasmaerzeugung mit zwei kleinen Laserbursts statt mit einem bisherigen einzelnen Formungsburst
• Professor Jorge J. Rocca, Experte für Lasertechnologie an der Colorado State University, bezeichnete dies als „eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe, bei der viele Technologien gleichzeitig beherrscht werden müssen“, und die Erreichung von 1 kW als „eine bemerkenswert erstaunliche Leistung“

Auswirkungen auf Produktion und Kosten

• Bis 2030 soll der Wafer-Durchsatz jeder Anlage pro Stunde von derzeit 220 auf etwa 330 Wafer steigen
• Auf einem Wafer können je nach Chipgröße von Dutzenden bis zu Tausenden Chips untergebracht werden
• Die höhere Lichtquellenleistung führt nach dem Muster kürzere Belichtungszeit → höherer Durchsatz pro Stunde → niedrigere Kosten pro Chip

Wettbewerbsumfeld und strategische Bedeutung

• ASML ist derzeit der weltweit einzige Hersteller kommerzieller EUV-Lithografieanlagen; große Halbleiterunternehmen wie TSMC und Intel nutzen sie für die Produktion fortschrittlicher Chips
• Regierungen beider Parteien in den USA haben in Zusammenarbeit mit den Niederlanden den Export von EUV-Anlagen nach China blockiert, worauf China nationale Anstrengungen zur Entwicklung eigener Anlagen gestartet hat
• In den USA haben die Startups Substrate und xLight mehrere hundert Millionen Dollar eingesammelt, um eine amerikanische Alternative zu ASMLs Technologie zu entwickeln; xLight erhielt zudem staatliche Mittel von der Trump-Regierung
• Mit der Veröffentlichung dieser Technologie verfolgt ASML die Strategie, den technologischen Abstand zu potenziellen Wettbewerbern weiter zu vergrößern

Potenzial für die weitere Entwicklung

• Es wird davon ausgegangen, dass die für 1.000 W eingesetzte Technologie die Grundlage für weitere kontinuierliche Fortschritte bildet
• Der Weg zu 1.500 W ist vergleichsweise klar, und es wird eingeschätzt, dass es auch für 2.000 W keine grundsätzlich unüberwindbaren Hindernisse gibt

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentare

• Aus der Perspektive eines Einsteigers erklärt dieses Video die EUV-Technologie wirklich hervorragend
  YouTube-Link

  • Ich empfehle auch dieses andere Video, das vor dem Veritasium-Video erschienen ist
  • Die Szene, in der winzige Metalltröpfchen zur Explosion gebracht werden, wirkte auf mich wie eine comichaft verrückte Technologie
    Zwei Unternehmen, in die ich investiert bin, würden ohne diese Geräte wohl komplett zusammenbrechen
  • Das Video von Asianometry ist ebenfalls gut. Es konzentriert sich auf die Lichtquellen-Technologie von ASML
  • Auch nach dem Video verstehe ich nicht, warum man für eine EUV-Lichtquelle so einen komplexen Ansatz braucht
    Sichtbares Licht oder Röntgenstrahlen lassen sich leicht erzeugen, deshalb frage ich mich, warum gerade dieser Wellenlängenbereich so schwierig ist
  • Ich teile auch einen sauberen Link ohne Tracking-Parameter

• Es heißt, die Forschenden hätten die Leistung der EUV-Lichtquelle von 600 Watt auf 1.000 Watt gesteigert
  Es gibt die Aussicht, dass sogar 1.500 Watt und darüber hinaus 2.000 Watt möglich sind

• Hier wird erklärt, warum das wichtig ist
  Derzeit ist die einzige Methode, helles EUV-Licht (100–200 Watt) zu erzeugen, das Einspritzen winziger Metalltröpfchen und das Beschießen jedes einzelnen Tröpfchens mit einem Laser
  Es ist wirklich eine bizarre Art, Licht zu erzeugen

  • Künftig soll jedes Tröpfchen nicht zwei-, sondern dreimal mit dem Laser getroffen werden, und man will 100.000 Tröpfchen pro Sekunde verarbeiten
    Eine Präzision, die man sich kaum vorstellen kann

• Besonders beeindruckend ist, dass die Leistung um ganze 67 % gestiegen ist
  Sie wurde von 600 Watt auf 1.000 Watt erhöht, und es gibt offenbar eine klare Roadmap bis 1.500–2.000 Watt

• Es wirkt seltsam, dass der Artikel daraus ein Schema vom Typ „Wettbewerb zwischen den USA und China“ macht
  Cymer wurde ursprünglich als US-Unternehmen in San Diego gegründet

  • Tatsächlich wurde die EUV-Lichtquellen-Technologie von Cymer in Kalifornien entworfen, entwickelt und gefertigt
    ASML hat das Unternehmen 2013 übernommen, aber ohne Exportkontrollvereinbarungen wäre diese Übernahme selbst nicht möglich gewesen
    Falls die Kontrollen aufgehoben würden, könnten die USA wie bei TikTok verlangen, dass Cymer wieder in US-Besitz übergeht
    Letztlich ist das also US-Technologie, daher verstehe ich nicht, warum es als Konkurrenzverhältnis dargestellt wird
  • Ich habe auch gehört, dass Japan an einer konkurrenzfähigen Technologie arbeitet

• Ich habe mich gefragt, wie klein heutzutage einzelne Bauelemente wie Transistoren eigentlich sind
  Irgendwann, wenn man bei wenigen Atomen angekommen ist, dürfte es wohl nicht mehr kleiner gehen

  • Die tatsächliche Gate-Breite liegt bei etwa 30–50 nm. Die Bezeichnung „3 nm“ ist lediglich ein Marketingbegriff
  • Diese Forschung konzentriert sich nicht auf die Verkleinerung einzelner Bauelemente, sondern auf die Steigerung des Durchsatzes pro Maschine
  • Einige Gates liegen bei 10–14 nm, also bei ungefähr der Größe von 50 Siliziumatomen
  • Als Referenz wurde auch ein Link zum Wiki-Artikel zum 2-nm-Prozess geteilt

• Ich frage mich, mit welchen Festplatten oder Speichersteckplätzen solche Chips kompatibel sein werden

• Am Ende wird die AI-Industrie wohl 50 % mehr Chips bekommen, während normale Nutzer weiterhin unter GPU-Knappheit leiden werden
  Obwohl sich die EUV-Technologie so stark weiterentwickelt hat, dürfte es noch lange dauern, bis der tatsächliche Nutzen bei der breiten Öffentlichkeit ankommt

  • Die CPUs der nächsten Generation von AMD und Intel (Zen 6, Nova Lake) wurden beide auf nächstes Jahr verschoben
    Das liegt auch daran, dass sich TSMCs Produktionskapazität auf die AI-Nachfrage konzentriert und neue Produkte wegen Knappheit bei DRAM und SSDs schwer auf den Markt zu bringen sind

• Vakuumsysteme reagieren sehr empfindlich auf Temperaturänderungen, daher ist es eine erstaunliche Leistung, darin eine so große Leistungssteigerung erreicht zu haben