Una empresa holandesa ha invertido más de $ 9 mil millones y 17 años en el desarrollo de una forma de continuar fabricando los chips de computadora más densos y energéticamente eficientes. La tecnología permite una fabricación más rápida y diseños más simples
Patrick Whelan mira a través de la abertura delantera de su mono de sala limpia para ver cómo van las cosas.
Frente a él hay una pieza de vidrio brillante, del tamaño de un microondas, tallada con tantas partes pulidas para reducir su peso que parece un tótem alienígena. El equipo de Whelan lo va a pegar a una gran pieza de aluminio, del tamaño de una pequeña mesa de café. Tanto el metal como el vidrio aparecen muy lisos, después de varias semanas de pulido para eliminar las imperfecciones más pequeñas. Durante las próximas 24 horas, a medida que el pegamento se solidifica, los trabajadores controlarán de cerca la posición del vidrio y el metal para asegurarse de que estén fusionados de la manera más adecuada.
"Se unirán a micrones de precisión", me dice Whelan, señalando el dispositivo.
A un técnico le preocupa que Whelan esté demasiado cerca y grita: "¡Retroceda!"
Whelan responde, riendo, "¡No lo voy a tocar! ¡No lo voy a tocar!"
La precisión es algo que se toma muy en serio aquí. Estamos en Wilton, Connecticut (EE. UU.), En una sala limpia de la empresa holandesa ASML, que fabrica la máquina de litografía más sofisticada del mundo. Este es un proceso crucial que se utiliza para crear los transistores, cables y otros componentes esenciales de los microchips. Es un dispositivo codiciado, con modelos que cuestan hasta 180 millones de dólares (160 millones de euros), que se utiliza para crear piezas de microchip tan pequeñas como 13 nanómetros a alta velocidad. Ese nivel de precisión es crucial para empresas como Intel o TSMC que fabrican los procesadores informáticos de vanguardia más rápidos del mundo. La máquina final, que se ensambla en la sede de ASML en los Países Bajos, es del tamaño de un autobús pequeño con 100,000 mecanismos diminutos y coordinados en su interior, incluido un sistema que genera una longitud de onda específica de luz ultravioleta de alta energía utilizando la explosión de las gotas fundidas. de estaño con un láser 50.000 veces por segundo. Se necesitan cuatro 747 para enviar una de estas máquinas a un cliente.
“Es una tecnología muy difícil; en términos de complejidad, probablemente esté en la categoría del Proyecto Manhattan”, destaca el director de Litografía de Intel, Sam Sivakumar.
En Wilton, el módulo de vidrio y metal que Whelan y su equipo están construyendo es especialmente crítico. Llevará los patrones necesarios para hacer un microchip y se moverá de un lado a otro a medida que la máquina emite luz ultravioleta extrema (EUV), iluminando diferentes partes del patrón del chip. Luego, la luz rebotará en una oblea de silicio del tamaño de una placa, estampando el patrón en la ubicación designada.
Whelan se acerca a un monitor de video que muestra uno de estos artilugios de vidrio y metal moviéndose de lado a lado mientras lo prueban. Pesa 30 kilogramos, pero se mueve muy rápido.
"Acelera más rápido que un avión de combate", dice Whelan, cuya barba muy corta y anteojos no se ven bien debido al equipo de protección que lleva. "Si algo está suelto, explotará". Además, el dispositivo tiene que detenerse en un punto del tamaño de un nanómetro, "por lo que es uno de los objetos más rápidos del mundo que se detiene en el punto más pequeño posible".
Foto: Esta abrazadera de vidrio (rectángulo negro, parte superior central) se usa para sujetar máscaras, que contienen los patrones de chips que se transfieren a una oblea. Créditos: Christopher Payne
Foto: Una vista más cercana de la abrazadera de vidrio utilizada para sujetar las máscaras. Créditos: Christopher Payne
Esta combinación de velocidad y precisión es clave para cumplir con la Ley de Moore: la observación de que la cantidad de transistores insertados en un microchip se duplica aproximadamente cada dos años a medida que los componentes se vuelven cada vez más pequeños, lo que hace que los chips sean más baratos y más potentes. Cuanto más densos sean los transistores, más rápidas serán las señales eléctricas alrededor del chip. Desde la década de 1960, los fabricantes de chips han ido reduciendo los componentes, moviéndose, aproximadamente cada década, a una nueva forma de luz con una longitud de onda más corta. Pero a fines de la década de 1990, los fabricantes se quedaron atrapados en la luz de los 193 nanómetros y comenzaron a debatir intensamente sus próximos pasos. La situación empeoraba cada vez más. Los fabricantes de chips tuvieron que idear diseños y técnicas cada vez más complejos para mantener la Ley de Moore, pero lograron ganar otras dos décadas de mayor rendimiento.
Más tarde, en 2017, ASML presentó su máquina EUV lista para producción, que utiliza luz con una longitud de onda de solo 13,5 nanómetros, con la que los fabricantes de chips podrían colocar transistores con mayor densidad que nunca. Las unidades de procesamiento central (o CPU) pueden procesar números más rápido, usar menos energía o simplemente volverse más pequeñas. Las primeras generaciones de chips creados con la máquina EUV ya se utilizan en grandes empresas como Google y Amazon, mejorando la traducción de idiomas, los resultados de los buscadores, el reconocimiento de fotos e incluso la inteligencia artificial (IA), como GPT-3, que habla y escribe. con una calidad humana impresionante. La revolución EUV también está llegando a los propios usuarios, ya que las máquinas ASML se utilizan en la fabricación de chips para productos como algunos teléfonos inteligentes de Apple y computadoras Mac, procesadores AMD y el teléfono Note10 de Samsung. A medida que las máquinas EUV se vuelven más comunes, el rendimiento aumentará y la demanda de energía disminuirá en cada vez más dispositivos cotidianos. La tecnología EUV también permite diseños más simples, por lo que los fabricantes de chips trabajan más rápido y producen más por oblea, lo que resulta en ahorros de costos que se transferirán a los clientes.
El éxito de la litografía EUV estaba lejos de estar garantizado. La luz es tan tremendamente difícil de manipular que durante años los expertos creyeron que ASML nunca la resolvería. De hecho, los rivales de ASML, Canon y Nikon, dejaron de intentarlo hace años. Por eso ASML tiene actualmente un rincón especial en el mercado: si alguien quiere crear los procesadores más avanzados, necesita una de esas máquinas. ASML fabrica solo 55 de ellos al año y se venden rápidamente a los gigantes de la industria de los chips. Actualmente hay más de 100 de estas máquinas instaladas.
"La ley de Moore básicamente se está rompiendo y, sin esta máquina, desaparecerá", dice el director de investigación de CCS Insight, Wayne Lam. "Realmente no se pueden fabricar procesadores de vanguardia sin EUV", dice.
Es extremadamente raro que una sola empresa tenga el monopolio de una parte tan clave de la producción de microchips. Aún más asombroso es el trabajo que se ha realizado: ASML invirtió $ 9 mil millones (€ 7,967 millones) en I + D y 17 años de investigación, un historial constante de experimentación, ajustes y avances "eureka". EUV está aquí, está funcionando. Pero el esfuerzo y el tiempo que llevó lograrlo, y su entrada tardía en escena, plantean algunas preguntas inevitables: ¿Cuánto tiempo podrá EUV mantener la Ley de Moore? ¿Y qué pasará después?
Foto: ASML utiliza este robot naranja, construido por KUKA Robotics, para mover las piezas pesadas de las máquinas EUV por el suelo de la sala limpia. Créditos: Christopher Payne
Cuando Jos Benschop se unió a ASML en 1997, había dejado atrás un largo período de experiencia en Phillips y aterrizó repentinamente en una industria de chips preocupada por su futuro. Durante décadas, sus ingenieros de fabricación habían dominado el arte de la litografía. El concepto es simple. Los componentes de un chip, sus cables y semiconductores, se diseñan y luego se graban en una serie de 'máscaras', similar a cómo se hace una plantilla para poner un patrón en una camiseta. Luego, cada máscara se coloca sobre una oblea de silicona y se ilumina con luz (casi equivalente a rociar pintura sobre la plantilla). La luz endurece la capa protectora, la capa química en la superficie de la oblea; luego, otros productos químicos imprimen ese patrón en el silicio. En la década de 1960, los fabricantes de chips utilizaron luz visible para este proceso, con una longitud de onda de 400 nanómetros. Luego cambiaron a luz ultravioleta, 248 nm, y la redujeron gradualmente a 193 nm, lo que a menudo se llama UV profundo. Cada cambio significó una extensión de varios años de la Ley de Moore.
Pero a fines de la década de 1990, cortaron los rayos ultravioleta profundos tanto como pudieron, y no estaban seguros de cómo reducirlos más. Parecía que se necesitaba una nueva fuente de luz. En ese momento, ASML era una empresa de 300 personas que vendía con éxito sus herramientas de litografía ultravioleta profunda. Pero para seguir siendo relevantes, sus gerentes se dieron cuenta de que tenían que hacer mucha I + D.
Benschop, un gerente alto y delgado con un comportamiento optimista pero sarcástico, fue contratado como el primer empleado de investigación. Comenzó a asistir a grandes conferencias, que se llevaban a cabo dos veces al año, donde los mejores especialistas de las principales empresas de chips y agencias gubernamentales debatían qué forma de luz utilizar a continuación.
"¿Cuál es el próximo golpe?" Benschop lo expresó cuando hablamos en nombre de Zoom el verano pasado. Los expertos consideraron varias opciones, pero todas tenían grandes problemas. Una idea era usar el aerosol de iones para dibujar los patrones en los chips. Eso funcionaría, pero nadie podría pensar en cómo escalarlo rápidamente. Lo mismo sucedió con la posibilidad de disparar haces de electrones. Algunos expertos abogaron por el uso de rayos X, que tienen una longitud de onda pequeña, pero que plantean otros desafíos. La idea final fue la luz ultravioleta extrema, con una longitud de onda que puede llegar hasta los 13,5 nanómetros, muy cerca de los rayos X. Parecía una posibilidad prometedora.
El problema era que EUV requeriría una forma completamente nueva de máquina de litografía. Los existentes usaban lentes de vidrio tradicionales para enfocar la luz sobre la oblea. Pero la luz EUV es absorbida por el vidrio; se detiene por completo. Si quisiera enfocar, tendría que desarrollar espejos curvos como los que se usan en los telescopios espaciales. Pero lo que fue aún peor: el EUV es absorbido incluso por el aire, por lo que era necesario tener un vacío perfecto dentro de la máquina. Y la luz EUV tenía que generarse de forma fiable, pero nadie estaba seguro de cómo hacerlo.
Intel trató de encontrar soluciones a esa idea, al igual que el Departamento de Energía de EE. UU., Pero en su mayoría fueron experimentos de laboratorio. Para crear una máquina de litografía de fabricación de chips viable, era necesario desarrollar técnicas confiables que pudieran funcionar rápidamente y producir chips en grandes cantidades.
Después de tres años de estudio, en 2000, ASML decidió poner en riesgo a toda la empresa e intentar dominar la tecnología EUV. Era una empresa pequeña, pero si tenía éxito, se convertiría en un gigante.
Había tantos problemas de ingeniería que resolver que, recuerda Benschop, "no teníamos la capacidad de hacerlo nosotros mismos". Entonces, los gerentes de ASML comenzaron a llamar a las empresas que habían fabricado piezas para sus máquinas existentes. Se dirigió una llamada a Zeiss, la empresa de óptica alemana que durante años había fabricado lentes de vidrio para ASML.
Los ingenieros de Zeiss tenían experiencia con EUV y también en la fabricación de lentes y espejos extremadamente precisos para telescopios de rayos X. El truco consistía en cubrir la superficie de los espejos EUV con capas alternas de silicio y molibdeno, cada una de solo unos pocos nanómetros de espesor. Juntos producen un patrón que refleja hasta el 70% de la luz EUV.
El problema era cómo pulirlos. La máquina necesitaba 11 espejos para hacer rebotar la luz EUV y enfocarla en el chip, como si 11 jugadores de ping-pong estuvieran rebotando una pelota entre sí hacia el objetivo. Dado que el objetivo era sellar los componentes del chip medidos en nanómetros, cada espejo tenía que estar increíblemente pulido. El más mínimo defecto desviaría los fotones EUV.
Foto: Izquierda: Esta lente óptica pulida es parte de un sensor de energía que ayuda a controlar la intensidad de la luz dentro de las máquinas de litografía. Derecha: Una mirada más cercana a la unidad de pulido. Las piezas de vidrio que se muestran aquí están colocadas en ángulo para lograr el bisel adecuado. Créditos: Christopher Payne
Foto: Estas unidades de pulido se utilizan para pulir los componentes que entran en la máquina EUV de ASML. Créditos: Christopher Payne
Foto: Algunas lentes ópticas como la que se muestra en la parte superior izquierda están pulidas mecánicamente. Un componente puede pasar muchas semanas en un proceso de pulido de varias etapas, con los técnicos verificando el pulido hasta la nano precisión. Créditos: Christopher Payne
Para dar un ejemplo y explicar la escala, si tomáramos el espejo de nuestro baño y lo sopláramos al tamaño de Alemania, aparecerían bultos de unos cinco metros de altura. El espejo EUV más pulido que los ingenieros de Zeiss habían hecho hasta ahora (para telescopios espaciales) generaría bultos de solo dos centímetros de alto si se inflara al mismo tamaño. Estos espejos para ASML tenían que ser órdenes de magnitud más pulidos: si fueran del tamaño de Alemania, sus mayores imperfecciones podrían tener menos de un milímetro de altura. "Estos son realmente los espejos más precisos del mundo", dice Peter Kürz, director de desarrollo de la próxima generación de ópticas EUV en Zeiss.
Una gran parte del trabajo de Zeiss consistió en inspeccionar espejos en busca de imperfecciones y luego usar un haz de iones para eliminar moléculas individuales, puliendo gradualmente la superficie durante varios meses.
Mientras Zeiss desarrollaba los espejos, Benschop y otros proveedores de ASML estaban trabajando en su próximo gran desafío: cómo crear una fuente de luz que produjera un flujo constante de EUV.
Ese problema los perseguiría durante años.
Para generar EUV, se debe crear un plasma, una fase delicada de la materia que existe solo a temperaturas extremadamente altas. Después de los primeros experimentos con pulsos de litio y láser para producir luz EUV, cambiaron al estaño, que produjo pulsos más grandes.
A principios de la década de 2000, en colaboración con la empresa Cymer de San Diego (EE. UU.) Y la empresa alemana de tecnología láser Trumpf, ASML construyó algo parecido a una máquina Rube Goldberg. Es un recipiente calentado que mantiene el estaño en estado líquido, que se introduce en una boquilla que dispara una gota de estaño fundido ("un tercio del diámetro de un cabello humano", según el vicepresidente de Desarrollo Técnico de la empresa. Danny Brown, nacido en Australia) hacia la parte inferior de la máquina, mientras los sistemas de cámaras siguen su progreso. Cuando llega al centro de la cámara productora de luz, un pulso láser golpea la gota de estaño. Inmolado en una explosión que alcanza una temperatura de unos 500.000 K, produce plasma que brilla con luz EUV. El mecanismo repite este proceso, disparando y destruyendo gotas de estaño 50.000 veces por segundo.
"No es fácil, digámoslo así", comenta Brown con ironía.
Aunque ya podían generar la luz EUV, Brown y su equipo descubrieron rápidamente otros problemas nuevos. Los iones de las explosiones de estaño obstruyeron la óptica. Se dieron cuenta de que, para mantener todo limpio, una posibilidad era introducir hidrógeno en la cámara de luz, donde reaccionaría con los iones de estaño y ayudaría a eliminarlos.
Pero llegaron tarde mucho tiempo. Benschop había pronosticado inicialmente que tendrían sus máquinas EUV "en volumen" para 2006. En realidad, para ese año habían producido sólo dos prototipos. Y los prototipos funcionaron, estampando patrones con mayor precisión que cualquier máquina de litografía en la historia, pero eran demasiado lentos. La fuente de luz seguía siendo muy pobre. En litografía, cada fotón importa; cuanto más denso, más rápido se puede colocar un patrón en el silicio.
Mientras tanto, la máquina creció hasta alcanzar unas dimensiones increíblemente complejas. Contenía brazos robóticos que movían obleas, motores que aceleraban la retícula (esa gran pieza de vidrio que sostiene el patrón) a 32 veces la gravedad de la Tierra, y 100,000 partes, 3,000 cables, 40,000 pernos y dos kilómetros de tubos. Peor aún, todo estaba interconectado: si una parte funcionaba, crearía un problema en otra parte. Resultó, por ejemplo, que el calor de la luz EUV alteró microscópicamente las dimensiones de los espejos. Eso obligó a Zeiss y ASML a desarrollar sensores que detectarían cualquier cambio, activando un software que cambiaría las posiciones de los espejos utilizando actuadores de precisión.
Benschop señala: "Al corregir un problema, ya pasaríamos al siguiente. Después de cada montaña que cruzamos, veíamos la siguiente que era aún más alta".
Muchos expertos en la industria de los microchip, al ver que ASML se retrasaba una y otra vez, pensaron que iban a fallar.
Foto: Estas bombas turbomoleculares eliminan el aire y otros gases para crear un vacío dentro de la máquina EUV, crucial porque la luz EUV es absorbida por el aire. Las bombas giran a 30.000 revoluciones por minuto y eliminan las moléculas de gas individuales una por una. Créditos: Christopher Payne
"El 95% del dinero inteligente pensó que no había forma de que EUV funcionara", dice CJ Muse, analista de la industria de semiconductores de Evercore.
Mientras ASML luchaba por lograr su objetivo EUV, el resto de la industria ideó trucos cada vez más elaborados para extender el rendimiento de la luz ultravioleta profunda tanto como fuera posible e introducir más transistores en los chips. Una técnica, llamada inmersión, implicaba poner una capa de agua en el chip, que refractaba la luz entrante y le permitía enfocarse en un patrón más denso.
Los ingenieros de litografía también desarrollaron una técnica para crear patrones y grabarlos en una capa de chip varias veces, conocida como patrones múltiples, para producir detalles más finos. Estos enfoques juntos redujeron los componentes del chip a 20 nanómetros.
Pero estas extrañas innovaciones también hicieron que la fabricación de chips fuera mucho más compleja. La inmersión requirió manipular el agua en el delicado proceso de litografía, no una tarea fácil. Y a los diseñadores de chips les resultó difícil cambiar sus diseños para trabajar con los múltiples patrones. Los rayos ultravioleta profundos se estaban acabando y todos lo sabían.
Sin embargo, a mediados de la década de 2010, comenzó a parecer que EUV finalmente podría ayudar. Brown y su equipo se habían sumergido en la literatura científica, buscando formas de sacar más provecho de cada gota de estaño. Como ex investigador universitario que estudió física del plasma, era conocido dentro de ASML por plantear preguntas científicas complicadas. El director de tecnología le dio en broma una placa con las palabras: "Científicamente exacto, pero prácticamente inútil".
Pero esta vez, empaparse de la literatura científica valió la pena. Surgió la idea de golpear cada gota de estaño dos veces con el láser. El primero aplanaría la mancha en forma de panqueque, permitiendo que el segundo, una millonésima de segundo más tarde, produjera mucho más EUV. El equipo de Brown ideó una forma de hacerlo a gran escala.
Otros descubrimientos llegaron por accidente. A medida que mejoraba la capacidad de inmolar el estaño, el proceso producía más desechos de los que el hidrógeno podía limpiar. El rendimiento del espejo estaba disminuyendo. Entonces, un día, notaron algo extraño: los espejos no se degradaron tan rápido después de abrir la máquina para el mantenimiento. Al final resultó que, el oxígeno en el aire que entró había ayudado a cancelar la contaminación. Luego, ASML incluyó en el diseño la incorporación ocasional de pequeñas cantidades de oxígeno.
A mediados de 2017, la compañía finalmente tuvo una demostración operativa que creó chips a una tasa aceptable para la industria: 125 obleas por hora. Desde su oficina en San Diego, Brown observó la manifestación que tenía lugar en los Países Bajos. Se llenó de alegría. Se puso una camisa hawaiana y anunció que finalmente podía irse de vacaciones.
"Esto fue como zzzt zzzt zzzt zzzt", recuerda, imitando la velocidad de la retícula girando y el brazo robótico deslizándose en una nueva oblea cada 30 segundos. “Fue el último dominó que básicamente decía: 'Sí, la litografía EUV es posible'.
Ese año, ASML finalmente comenzó a enviar máquinas que revolucionarían la fabricación de chips. Cuando el mercado se dio cuenta de que ASML tenía el monopolio de las herramientas de vanguardia, sus acciones comenzaron a dispararse a 549 dólares (487 euros) y llevaron la capitalización de mercado de la compañía casi al tamaño de la de Intel. .
Esta máquina es realmente hermosa de contemplar (para aquellos de nosotros que amamos los gadgets), una maravilla de la ingeniería. Cuando estuve en Wilton, me mostraron un enorme bloque de aluminio fresado que formaba la parte superior del aparato. Tiene casi dos metros y medio de largo, unos dos metros de ancho y dos pies de alto. Brilla como el chasis de una nave espacial, sostiene la retícula de vidrio y también enormes bombas moleculares en forma de barril. Cada bomba contiene pequeñas cuchillas que giran a 30.000 revoluciones por minuto, succionando todos los gases de la máquina para producir un vacío en el interior. "En realidad, eliminan las moléculas del gas para que estén fuera del camino, una por una", explicó Whelan.
Se podría decir que el principal éxito de ASML no ha sido tanto fabricar la maquinaria como medirla. Cuando me quité el mono, fui al taller de máquinas, donde estaban esculpiendo enormes piezas de vidrio para la retícula. Después de que se muele cada pieza de vidrio, se colocan en máquinas para un pulido gradual durante cientos de horas durante varias semanas. Como me dijo el gerente del taller de maquinaria, Guido Capolino, allí miden el vidrio todo el tiempo para ver cuántas imperfecciones se quitan, empezando por los micrones de espesor. Hizo un gesto hacia la máquina de pulir detrás de nosotros, donde los fragmentos de vidrio giraban lentamente sobre una mezcla húmeda para pulir.
Foto: Esta instalación experimental en la fábrica de ASML en San Diego se utiliza para probar grupos electrógenos de gotas, que son parte de la fuente de luz para la máquina EUV. Créditos: Christopher Payne
Foto: Los espejos dentro de la máquina de litografía pueden acumular rastros de estaño de la fuente de luz EUV. Después de limpiar y pulir los espejos, esta máquina se utiliza para examinarlos. Créditos: Christopher Payne
"Trabajamos en angstroms y nanómetros debido a la variabilidad", anotó. El uso de vidrio en la retícula es fundamental; no se deforma con el calor tanto como el metal. Pero es extremadamente difícil de tallar, otro problema más que los ingenieros tuvieron que resolver con el tiempo.
El éxito de ASML con EUV le ha valido a la empresa un profundo respeto en la industria de los microchips. El veterano de cuatro décadas en litografía de chips, Chris Mack, es actualmente el director de tecnología de Fractilia, una empresa que crea software para la fabricación de chips. Mack cree que la razón por la que ASML y sus socios tuvieron éxito, donde otros ni siquiera se atrevieron a intentarlo, es la persistencia absoluta.
"Pelaron la cebolla", explicó. “Ellos decían, 'Oh, ahora tenemos la siguiente capa'. Y luego quitaban esa capa, porque nadie sabe realmente si la cebolla está podrida por dentro o va a estar buena. Pero siguen pelando. Y tienes que admitir que nunca se rindieron ". .
Ahora que tienen la capacidad de seguir fabricando componentes cada vez más pequeños, las principales empresas como Intel y TSMC y Samsung pueden fabricar chips aún más rápidos y de menor potencia.
Sam Sivakumar de Intel dice: "Nuestros diseñadores pueden respirar aliviados. La Ley de Moore sigue viva".
Esta tecnología llegará a un número cada vez mayor de dispositivos cotidianos a medida que se pongan en funcionamiento más máquinas EUV y se amortice su coste. El único lugar que no se beneficiará de la revolución EUV, al menos a corto plazo, es China.
Foto: Una fuente de luz EUV se encuentra en un sitio de prueba en la sala limpia de ASML.
Las administraciones de Trump y Biden, preocupadas por la amenaza tecnológica de China, presionaron con éxito a los Países Bajos para evitar que ASML vendiera máquinas EUV a clientes en ese país.
¿Podría China fabricar sus propios dispositivos EUV? Algunos analistas de la industria creen que no puede. El éxito de ASML con EUV requirió una colaboración masiva con otras empresas de todo el mundo, desde Alemania y los EE. UU. Hasta Japón (que fabrica los productos químicos críticos para las máscaras litográficas). China, al estar relativamente aislada, tiene pocas posibilidades por sí sola, según Will Hunt, analista del Centro de Seguridad y Tecnología Emergente de la Universidad de Georgetown. "No se puede cerrar esa brecha", enfatiza.
Otros expertos sugieren que puede haber simplemente un retraso en la capacidad de China para comprar las máquinas EUV. En general, los fabricantes de chips chinos están trabajando con herramientas de última generación que están un paso por detrás de lo que utilizan TSMC en Taiwán, Samsung en Corea o Intel en los EE. UU., Señala CJ Muse. Por lo tanto, cuando la primera generación de máquinas EUV de ASML envejezca un poco (dentro de unos años) y la industria cambie a modelos más nuevos, permitirán que China las compre.
De hecho, ASML ya está trabajando en una versión mejorada del dispositivo que podrá enfocar la luz EUV en un grado aún más preciso, gracias a lo que se conoce como una mayor apertura numérica (NA), que le permitirá hacerlo. permiten grabar componentes que pueden tener menos de 10 nanómetros de ancho. Esta máquina de alta NA EUV tendrá espejos más grandes, lo que requiere que toda la máquina también sea más grande. Intel es actualmente el primer cliente de una de estas máquinas de próxima generación y espera vender sus primeros chips fabricados con ellas en 2025.
ASML y la mayoría de los especialistas creen que EUV ayudará a que los chips progresen hasta al menos 2030, y posiblemente incluso más. Después de todo, algunos de los trucos que desarrollaron los diseñadores de chips para mantener la radiación ultravioleta profunda durante tanto tiempo deberían ser repetibles con EUV.
Pero en algún momento de la próxima década, el deseo de la industria de los chips de reducir aún más el tamaño comenzará a chocar con algunas limitaciones físicas que son incluso más difíciles que las que se han superado en la actualidad. Por un lado, comienzan a surgir problemas cuánticos. De hecho, ya están aquí: los fabricantes de chips que utilizan máquinas EUV de ASML tienen que lidiar con errores estocásticos (cuando los rayos de luz EUV se desvían naturalmente y producen patrones incorrectos en los chips). Estos no son un problema demasiado grande todavía, pero serán una preocupación cada vez mayor para los fabricantes de chips a medida que los chips se hacen más pequeños.
Suponiendo que el NA alto mantenga la Ley de Moore hasta 2030, ¿qué se inventará después? Los expertos de la industria estiman que ASML continuará escaneando dispositivos con una apertura numérica aún mayor, lo que les permitirá enfocar la luz EUV en los puntos más pequeños y más pequeños. Al mismo tiempo, los diseñadores de chips buscan estrategias para mejorarlos y no depender tanto de una mayor miniaturización, como extender las arquitecturas hacia arriba y construir en la tercera dimensión apilando capas de chips. En cuanto a qué tecnología de litografía podría venir después de EUV, nadie lo sabe todavía. Sivakumar de Intel no quiere especular. Mack dice que además del alto NA EUV, "nada más" está en desarrollo intensivo.
Dentro de la sala limpia de Wilton, Whelan me dejó ver su máquina EUV de alta NA. Abrió una enorme puerta parecida a un garaje y me condujo a una enorme sala nueva y limpia del tamaño de un campo de fútbol. En una esquina había una cama de rejilla de aluminio brillante. Era el mismo que ya había visto para la máquina EUV original, pero no encajaba cómodamente en la sala de estar de mi casa. Era casi tan grande como un vagón de metro y pesaba 17 toneladas. Tuvieron que instalar grúas en el techo para poder moverlo.
"Así que esto", señaló Whelan, "será la máquina que nos ayudará a seguir impulsando la Ley de Moore hacia el futuro".
Máquinas cada vez más poderosas están acelerando el avance científico, los negocios y la vida.
A principios de este año, Francia estuvo a punto de comprar su controvertida herramienta de vigilancia Pegasus, antes de que se publicara que había servido para espiar al presidente del país, Emmanuel Macron. Estados Unidos acaba de sancionar a la empresa israelí y los empleados dicen que la empresa está contra las cuerdas.
"Escuchen a las mujeres negras", grita la experta en informática Nicki Washington, quien pasa gran parte de su tiempo hablando con sus colegas varones, en su mayoría de piel clara, sobre cómo sus identidades influyen en su trabajo y en la productividad y el impacto de todo el sector.
QuEra Computing, creado por físicos de Harvard y MIT, acaba de presentar un simulador cuántico de 256 qubit, construido para resolver ciertos tipos de problemas. Además de su tamaño, destaca porque utiliza trampas de iones en lugar de los típicos superconductores de los gigantes tecnológicos.
Más información sobre informática
Copyright © MIT Technology Review, 2017-2021.