ASML Holding ha annunciato un progresso tecnico per la litografia avanzata che porterà a un l’aumento della potenza della sorgente EUV da 600 a 1.000 watt, con il duplice obiettivo di incrementare fino al 50% il numero di chip prodotti entro la fine del decennio e di consolidare il proprio vantaggio competitivo, in un contesto di crescente pressione da parte di iniziative statunitensi e cinesi.

ASML è l’unico produttore al mondo di sistemi di litografia a ultravioletti estremi (EUV) disponibili commercialmente, una tecnologia imprescindibile per la realizzazione di semiconduttori di ultima generazione. Persino giganti del settore come TSMC e Intel dipendono da queste macchine per incidere pattern sempre più minuti sui wafer di silicio destinati a processori avanzati, acceleratori AI e componenti ad alte prestazioni.

Il cuore dell’innovazione annunciata nelle scorse ore riguarda la generazione della luce EUV con lunghezza d’onda di 13,5 nanometri (la parte più complessa dell’intero sistema). In una camera sotto vuoto, una sequenza di microgocce di stagno fuso viene colpita da un potente laser a CO₂ che le trasforma in plasma. In questo stato, la materia raggiunge temperature superiori a quelle della superficie solare ed emette radiazione EUV, successivamente raccolta e focalizzata da un sistema ottico di precisione fornito da Carl Zeiss AG.

L’incremento di potenza è stato ottenuto intervenendo su due parametri chiave. Il numero di gocce di stagno è stato raddoppiato fino a circa 100.000 al secondo, aumentando la densità degli eventi di generazione del plasma. Parallelamente, la modellazione del plasma non avviene più tramite un singolo impulso laser di shaping, ma attraverso due impulsi più piccoli e sequenziali, che consentono un controllo più fine della geometria e dell’efficienza di conversione energetica. Questo approccio migliora la stabilità del processo e permette di sostenere 1.000 watt in condizioni compatibili con l’uso industriale continuo.

Crediti: Shutterstock

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Dal punto di vista economico, la maggiore potenza si traduce in tempi di esposizione più brevi per ciascun wafer. La litografia EUV funziona in modo analogo a una fotografia su scala nanometrica. La luce attraversa una maschera e colpisce un wafer rivestito di photoresist, un materiale fotosensibile che reagisce chimicamente all’irraggiamento. Riducendo il tempo necessario per ogni esposizione, aumenta il throughput della macchina.

ASML prevede che entro il 2030 le proprie piattaforme potranno processare fino a 330 wafer all’ora, rispetto ai circa 220 attuali. Considerando che ogni wafer può contenere da poche decine a diverse migliaia di chip, a seconda delle dimensioni del die, l’impatto sulla capacità produttiva complessiva delle fonderie è rilevante. Un incremento di questo tipo contribuisce a ridurre il costo unitario per chip, un fattore determinante in un mercato in cui la complessità tecnologica cresce più rapidamente dei margini.

La rilevanza strategica delle macchine EUV è tale che i governi statunitensi, di orientamento politico diverso, hanno collaborato con i Paesi Bassi per limitare l’esportazione di queste tecnologie verso la Cina. In risposta, Pechino ha avviato programmi nazionali per sviluppare alternative domestiche, mentre negli USA startup come xLight e Substrate hanno raccolto centinaia di milioni di dollari con l’obiettivo di costruire concorrenti americani alla tecnologia ASML, beneficiando anche di sostegno governativo.

L’annuncio dell’aumento a 1.000 watt rappresenta quindi una mossa difensiva e offensiva allo stesso tempo. Difensiva perché rafforza la leadership tecnologica in un segmento dove le barriere all’ingresso sono enormi; offensiva perché amplia ulteriormente il divario tecnico su uno degli aspetti più difficili da replicare, ossia la stabilità e l’efficienza della sorgente EUV ad alta potenza.

Tra l’altro il traguardo dei 1.000 watt non costituisce un limite strutturale. Esiste infatti una traiettoria tecnica plausibile verso 1.500 watt e, in prospettiva, persino 2.000 watt, senza ostacoli fisici insormontabili. Ogni incremento di potenza, tuttavia, richiede un controllo ancora più sofisticato delle dinamiche del plasma, della gestione termica e dell’integrità dei componenti ottici, che operano in condizioni estreme.

(Immagine in apertura: Shutterstock)