Silicio litografijos retikulių gamyba 2025 metais: atskleidžiant technologijas ir rinkos jėgas, formuojančias naują puslaidininkių inovacijų erą. Išnagrinėkite, kaip pažangios retikulių sprendimai varo ateitį mikroschemų gamyboje.

Vykdomoji santrauka: pagrindinės tendencijos ir 2025 metų rinkos apžvalga
Rinkos dydis, augimo prognozė (2025–2029) ir CAGR analizė
Technologinė aplinka: EUV, DUV ir naujos retikulių inovacijos
Pagrindiniai žaidėjai ir konkurencinė dinamika (ASML, Toppan, Photronics ir kt.)
Tiekimo grandinė ir medžiagos: stiklo substratai, pellicles ir kaukių blankai
Retikulių gamybos procesas: precizija, derlius ir kokybės kontrolė
Galutinių vartotojų paklausa: liejimo įmonės, IDM ir pažangi pakavimo technologija
Reguliavimas, intelektinė nuosavybė ir pramonės standartai (SEMI, IEEE)
Iššūkiai: kaina, defektyvumas ir pereinant prie mažesnių nei 2 nm mazgų
Ateities perspektyvos: strateginės galimybės ir inovatyvios technologijos iki 2029 metų
Šaltiniai ir nuorodos

Vykdomoji santrauka: pagrindinės tendencijos ir 2025 metų rinkos apžvalga

Silicio litografijos retikulių gamybos sektorius įžengia į 2025 metus, greitai tobulėjant technologijoms, kurioms padeda nuolatinė paklausa pažangių puslaidininkių įrenginių. Retikuliai — dar žinomi kaip fotomaskai — yra kritiškai svarbūs apibrėžiant grandinės modelius mikroschemų gamyboje, o jų precizija tiesiogiai veikia derlių ir įrenginio našumą. Rinką formuoja perėjimas prie mažesnių gamybos mazgų, ekstremalius ultravioletinius (EUV) litografijos priemonių priėmimas ir didėjanti integruotų grandynų (IC) dizainų sudėtingumas.

Pagrindiniai pramonės žaidėjai, tokie kaip Toppan, Dai Nippon Printing (DNP) ir Hoya Corporation, ir toliau dominuoja pasaulinėje retikulių gamyboje, tiekiantys tiek tradicinius, tiek EUV fotomaskus pirmaujančioms liejimo įmonėms ir integruotiems įrenginių gamintojams (IDMs). Šios įmonės daug investuoja į pažangią kaukių gamybos infrastruktūrą, įskaitant elektronų spindulių (e-beam) rašymo sistemas ir defektų tikrinimo įrankius, kad atitiktų griežtus reikalavimus dėl mažesnių nei 5 nm ir naujų 2 nm mazgų.

EUV litografijos priėmimas, kurio lyderiai yra ASML ir jos ekosistemos partneriai, yra lemiama tendencija 2025 metais. EUV retikuliams reikalingi ultra-lygūs substratai, defektų neturintys maskos blankai ir pažangi pellicle technologija, siekiant apsaugoti nuo dalelių užteršimo. EUV maskų gamybos sudėtingumas ir kaina yra gerokai didesni nei giliųjų ultravioletinių (DUV) maskų, o vieno EUV retiklio vertė dažnai viršija 300,000 USD. Tai padidino bendradarbiavimą tarp kaukių gamintojų, įrangos tiekėjų ir mikroschemų gamintojų optimizuojant derlių ir kontroliuojant išlaidas.

2025 metais rinkoje taip pat stebima didėjanti paklausa dėl daugiasluoksnių ir pažangių OPC (optinis artumos koregavimas) kaukių, atspindinčių didesnio tankio ir našumo paklausą logikos ir atminties įrenginiuose. Dirbtinio intelekto, 5G ir automobilių elektronikos plėtra paskatino šią paklausą, nes įrenginių gamintojai siekia išsiskirti per individualizuotą silikono produkciją ir pažangią pakavimą.

Žvelgiant į ateitį, retikulių gamybos pramonė susiduria su tiek oportunitetais, tiek iššūkiais. Poreikis defektų neturintiems, didelio preciziškumo maskams dar labiau padidės artėjant prie 2 nm ar dar mažesnių gamybos mazgų. Investicijos į kaukių tikrinimą, remontą ir metrologiją — srityse, kuriose tokių įmonių kaip KLA Corporation vaidmuo yra kritinis — tikimasi augs. Tuo pačiu metu tiekimo grandinės atsinaujinimas ir tvarumas tampa strateginėmis prioritetais, kuomet kaukių gamintojai tiria naujas medžiagas ir proceso inovacijas, siekdami sumažinti aplinkos poveikį.

Apibendrinant, 2025 metai žymi svarbų laikotarpį silicio litografijos retikulių gamybai, kuriai būdingas technologinis pažanga, didėjanti sudėtingumas ir strateginis bendradarbiavimas visoje puslaidininkių vertės grandinėje. Šio sektoriaus perspektyvos išlieka stiprios, grindžiamos nepaliaujama pasauline paklausa pažangiems mikroschemų ir nuolatine litografijos technologijos plėtra.

Rinkos dydis, augimo prognozė (2025–2029) ir CAGR analizė

Silicio litografijos retikulių gamybos rinka yra pasirengusi reikšmingam augimui nuo 2025 iki 2029 metų, kurį skatina nuolatinė paklausa už pažangius puslaidininkų įrenginius ir perėjimas prie mažesnių procesų mazgų. Retikulių, dar žinomų kaip fotomaskai, yra kritiniai komponentai fotolitografijos procese, leidžiantys perduoti sudėtingus grandinės modelius ant silicio plokščių. Didėjanti integruotųjų grandynų, ypač su dirbtinio intelekto, 5G ir didelio našumo kompiuterijos plėtra, sudėtingumas skatina poreikį sudėtingesniems ir preciziškesniems retikulių sprendimams.

Pagrindiniai pramonės žaidėjai, tokie kaip HOYA Corporation, Photronics, Inc. ir Dai Nippon Printing Co., Ltd. (DNP), dominuoja pasaulinėje retikulių gamybos srityje. Šios įmonės daug investuoja į naujos kartos kaukių technologijas, įskaitant ekstremalią ultravioletinę (EUV) ir daugiasluoksnes fotomaskas, kad palaikytų puslaidininkių pramonės migraciją prie mažesnių nei 5 nm ir net 2 nm mazgų. Pavyzdžiui, HOYA Corporation ir DNP plečia gamybos pajėgumus ir mokslinių tyrimų ir plėtros pastangas, kad atitiktų griežtus EUV litografijos reikalavimus, kurie yra būtini pažangiai mikroschemų gamybai.

Nors tikslūs rinkos dydžio skaičiai 2025 metams yra konfidencialūs, pramonės konsensusas ir viešai skelbiami duomenys rodo, kad pasaulinė fotomaskų rinka, įtraukianti silicio litografijos retikulius, turėtų viršyti keletą milijardų JAV dolerių 2025 metais. Photronics, Inc., pavyzdžiui, pastaraisiais metais pranešė apie rekordines pajamas, atspindinčias stiprią paklausą tiek logikos, tiek atminties puslaidininkių gamintojams. Prognozuojama, kad rinka pasieks sudėtinį metinį augimo tempą (CAGR) 4–6% intervale per 2029 metus, o didžiausi augimo tempai prognozuojami Azijos ir Ramiojo vandenyno regionuose, kur puslaidininkių gamybos pajėgumai sparčiai plečiasi.

Augimo veiksniai apima EUV litografijos priėmimą, pažangų pakavimą ir didėjantį kaukių sluoksnių skaičių, reikalingą pažangiems mikroschemoms. Tačiau rinka taip pat susiduria su iššūkiais, tokiais kaip didelės EUV kaukių blankų kainos, defektų neturintis gamybos poreikis ir tiekimo grandinės apribojimai ultra-grynų medžiagų. Pagrindiniai tiekėjai reaguoja automatizuodami gamybos linijas, tobulindami tikrinimo technologijas ir sudarydami strateginius partnerystės susitarimus su puslaidininkų liejimo įmonėmis ir įrangos gamintojais, tokiais kaip ASML Holding, kuris yra pagrindinis EUV litografijos sistemų tiekėjas.

Žvelgdamos į ateitį, silicio litografijos retikulių gamybos rinka tikisi išlikti tvirta, paremtą nuolatine inovacija puslaidininkių dizaino ir gamybos srityje. Kadangi mikroschemų gamintojai stumia link 2 nm ir dar mažesnių dydžių, poreikis ultra-preciziškiems, defektų neturintiems retikliams ir toliau didės, užtikrindamas nuolatinį rinkos augimą ir technologinę pažangą iki 2029 metų.

Technologinė aplinka: EUV, DUV ir naujos retikulių inovacijos

Technologinė aplinka silicio litografijos retikulių gamyboje 2025 metais apibrėžta ekstremalios ultravioletinės (EUV) ir giliųjų ultravioletinių (DUV) litografijų coegzistencija ir evoliucija, kartu su naujomis inovacijomis, skirtomis palaikyti naujos kartos puslaidininkių mazgus. Retikulius, arba fotomaskus, itin svarbūs grandinės modelių perkėlimui ir jų precizija tiesiogiai veikia mikroschemų našumą ir derlių.

EUV litografija, veikianti 13,5 nm bangos ilgiu, tapo esminė pažangiems mazgams, kurie yra 5 nm ir mažesni. EUV retikulių gamybos sudėtingumas gerokai didesnis nei DUV, kuriems reikalingi defektų neturintys kaukių blankai, pažangūs sugeriančiųjų medžiagų ir daugiakartės atspindinčios dangos. ASML Holding NV, vienintelis EUV skenerių tiekėjas, glaudžiai bendradarbiauja su kaukių blankų tiekėjais ir kaukių gamyklomis, kad užtikrintų griežtus kokybės reikalavimus, reikalingus didelės apimties gamybai. HOYA Corporation ir AGC Inc. yra pirmaujančios EUV kaukių blankų tiekėjos, investuojančios į ultra-grynas gamybos aplinkas ir pažangias metrologijas, kad sumažintų defektus ir pagerintų derlių.

DUV litografija, naudojanti tokias bangas kaip 193 nm (ArF), lieka esminė sudėtingiems mazgams ir tam tikriems kritiniams sluoksniams net pažangiuose procesuose. DUV retikulių gamyba yra brandesnė, tačiau nuolatiniai patobulinimai sutelkti į defektų sumažinimą, pellicle ilgaamžiškumą ir modelio tikslumą. Photronics, Inc. ir Toppan Inc. yra didžiausi nepriklausomi fotomaskų gamintojai, palaikantys tiek DUV, tiek EUV kaukių gamybą pasauliniu mastu.

Naujos inovacijos retikulių technologijoje sprendžia problemas, kylančias dėl tolesnio mastelio keitimo ir naujų įrenginių architektūrų. EUV technologijų diegimas apima didelio NA (numerinio apertūros) sistemų diegimą — tikimasi, kad ši technologija pradės pilotinę gamybą 2025 metais — reikalaujančius net griežtesnių kaukių specifikacijų, įskaitant geresnį lygumą, mažesnį defektyvumą ir naujas pellicle medžiagas, galinčias atlaikyti didesnės energijos poveikį. Intel Corporation ir Taivano puslaidininkių gamybos įmonė (TSMC) aktyviai dalyvauja kuriant ir kvalifikuojant šias naujos kartos retikulių technologijas, bendradarbiaudami su tiekimo grandine.

Žvelgiant į ateitį, retikulių gamybos sektorius tikisi didesnio automatizavimo, linijinės inspekcijos ir AI varomos defektų analizės, kad atitiktų mažesnių nei 2 nm mazgų ir heterogeninės integracijos reikalavimus. Pramonės dėmesys išliks sutelktas į ciklo laikų mažinimą, derliaus gerinimą ir naujų litografijos paradigmų užtikrinimą, užtikrinant, kad retikulių technologija ir toliau palaikytų silicio įrenginių dydžio keitimą per dešimtmečio antrą pusę.

Pagrindiniai žaidėjai ir konkurencinė dinamika (ASML, Toppan, Photronics ir kt.)

Silicio litografijos retikulių gamybos sektorius pasižymi nedideliu skaičiumi aukštai specializuotų žaidėjų, kurie smarkiai veikia puslaidininkių tiekimo grandinę. Iki 2025 metų konkurencinę aplinką formuoja technologinė lyderystė, pajėgumų plėtros ir strateginių partnerystės sutartys, orientuojantis į nuolatinį judėjimą link mažesnių gamybos mazgų ir pažangių pakavimo procesų.

ASML vaidina kritiškai svarbų vaidmenį pramonėje, ne tik būdama vienintelis pasaulyje ekstremalios ultravioletinės (EUV) litografijos sistemų tiekėjas, bet ir svarbus retiklių (kaukių) tikrinimo ir metrologijos sprendimų teikėjas. Nors ASML tiesiogiai negamina retiklių, jos įranga ir programinė įranga yra būtinos tiek pažangių fotomaskų gamybai, tiek kokybės užtikrinimui, ypač mažesniems nei 5 nm ir naujiems 2 nm mazgams. Įmonės glaudus bendradarbiavimas su kaukių gamintojais ir mikroschemų gamyklomis užtikrina, kad jos įrankiai išliktų pažangiausioje defektų aptikimo ir modelio tikslumo srityse.

Tarp specializuotų retikulių gamintojų Toppan ir Photronics yra pasauliniai lyderiai. Toppan, turintis būstinę Japonijoje, veikia pasaulinį fotomaskų gamybos vietų tinklą ir daug investuoja į EUV kaukių technologiją, įskaitant kaukių blankus ir pellicles. Įmonės nuolatiniai mokslinių tyrimų ir plėtros pastangų tikslai yra geresnis kaukių ilgaamžiškumas ir defektų rodiklio mažinimas, abu esminiai didelės apimties gamybai pažangiuose mazguose. Photronics, įsikūrusi Jungtinėse Amerikos Valstijose, yra dar viena didelė tiekėja, aptarnaujanti pirmaujančias skalbimo įmones ir integruotus įrenginių gamintojus (IDMs) su plačiu portfeliu nuo tradicinių iki pažangiausių kaukių technologijų. Pastaraisiais metais Photronics išplėtė gamybos pajėgumus Azijoje ir JAV, reaguodama į didėjantį EUV ir giliųjų ultravioletinių (DUV) kaukių paklausą.

Kiti reikšmingi žaidėjai yra Dai Nippon Printing (DNP), kuri, kaip Toppan, yra Japonijos milžinė, turinti stiprų dėmesį pažangių fotomaskų sprendimams. Dai Nippon Printing yra pripažinta dėl savo novatoriškų kaukių medžiagų ir proceso integracijos, palaikančios pramonės perėjimą prie naujos kartos mazgų. Be to, Hoya Corporation teikia aukštos kokybės kaukių blankus ir pellicles, kurių pagrindinės būtų retikulių gamybos procesas (Hoya Corporation).

Žvelgiant į ateitį, konkurencinė dinamika tikimasi dar labiau sustiprėti, kai pramonė pereina prie aukšto NA EUV litografijos ir 2 nm klasės gamybos. Kaukių sudėtingumas, kaina ir kokybės reikalavimai auga, skatinant tolesnes investicijas į mokslinius tyrimus ir plėtrą bei automatizavimą. Strateginiai aljansai tarp įrangos tiekėjų, kaukių gamintojų ir mikroschemų gamintojų bus būtini sprendžiant techninius barjerus ir užtikrinant tiekimo grandinės stabilumą. Sektoriaus aukšti įėjimo barjerai, kapitalo intensyvumas ir nuolatinio naujovių poreikis rodo, kad esamas pagrindinių žaidėjų sąrašas išliks dominuojantis per artimiausius kelerius metus.

Tiekimo grandinė ir medžiagos: stiklo substratai, pellicles ir kaukių blankai

Silicio litografijos retikulių gamybos tiekimo grandinė yra sudėtinga, labai specializuota ekosistema, turinti svarbias priklausomybes nuo pažangių medžiagų, tokių kaip stiklo substratai, pellicles ir kaukių blankai. Kadangi puslaidininkių pramonė juda į 2025 metus, didėja poreikis didelio tikslumo retikliams — ypač ekstremaliai ultravioletų (EUV) ir pažangiai giliųjų ultravioletinių (DUV) litografijoms, skatinamam perėjimo prie mažesnių nei 3 nm procesų mazgų ir dirbtinio intelekto, automobilių ir didelio našumo kompiuterijos programų plėtros.

Kiekvieno retiklio pamatas yra stiklo substratas, kuris turi pasižymėti išskirtine lygiems, mažu defektų tankiu ir šilumine stabilumu. Pasaulinė šių substratų pasiūla yra dominuojama kelių specializuotų gamintojų. HOYA Corporation ir AGC Inc. (anksčiau Asahi Glass) yra pagrindiniai tiekėjai, teikiantys ultra-gryną sintetinį kvarcinį stiklą, atitinkantį griežtus reikalavimus tiek DUV, tiek EUV kaukių blankams. Šios įmonės daug investuoja į pajėgumų plėtrą ir gamybos procesų tobulinimą, kad atytiktų didėjančios kompleksiškumo ir griežtų tolerancijų reikalavimus, kurie reikalauja naujos kartos litografijos.

Kaukių blankai, kurie yra stiklo substratai, padengti plonomis chromo ir kitų medžiagų plėvelėmis, sudaro fotomaskų modelių procesą. EUV kaukių blankų rinka yra ypač sudėtinga dėl poreikio defektų neturintiems daugiasluoksniams padengimams ir ekstremaliam paviršiaus lygumui. HOYA Corporation ir Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. yra tarp nedaugelio bendrovių, galinčių gaminti EUV kaukių blankus dideliais kiekiais, nuolat investuodamos į metrologiją ir defektų kontrolės technologijas, kad atitiktų lygius be defektų, reikalaujančius dėmesio lyderiams.

Pellicles — ploni, permatomi apvalkalai, apsaugantys kaukės paviršių nuo dalelių užteršimo apšvietimo metu — yra dar viena kritinė tiekimo grandinės dalis. DUV litografijai pellicle technologija yra brandi, tiekėjai kaip Mitsui Chemicals, Inc. ir Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. teikia tvirtus sprendimus. Tačiau EUV pellicles išlieka kliūtimi dėl ekstremalių reikalavimų dėl perdangos, ilgaamžiškumo ir užteršimo kontrolės 13,5 nm bangų ilgiu. ASML Holding NV, vienintelis EUV litografijos sistemų tiekėjas, aktyviai bendradarbiauja su medžiagų tiekėjais, kad paspartintų EUV pellicle plėtrą ir kvalifikaciją, tikimasi, kad šie patobulinimai bus padaryti 2025 metais ir vėliau.

Žvelgiant į ateitį, retikulių medžiagų tiekimo grandinė tikėtina, kad išliks įtempta, pajėgumai plečiasi, tačiau iškyla iššūkių, atsižvelgiant į pažangių mazgų techninius reikalavimus. Strateginės partnerystės tarp įrangos gamintojų, medžiagų tiekėjų ir puslaidininkių gamintojų bus esminės, siekiant užtikrinti stabilų defektų neturinčių substratų, kaukių blankų ir pellicles tiekimą. Pramonės gebėjimas paskleisti šias kritines medžiagas tiesiogiai paveiks inovacijų ir didelio našumo gamybos tempą pažangioje silicio litografijoje per dešimtmečio antrą pusę.

Retikulių gamybos procesas: precizija, derlius ir kokybės kontrolė

Retikulių gamybos procesas yra silicio litografijos pagrindas, tiesiogiai veikiantis puslaidininkių įrenginių gamybos preciziją, derlių ir kokybės kontrolę. 2025 metais pramonė ir toliau stumia retikulių technologijos ribas, skatinama poreikio pažangiems mazgams, tokiems kaip 3 nm ir daugiau, taip pat priimant ekstremalią ultravioletinę (EUV) litografiją. Retikuliuose, taip pat žinomuose kaip fotomaskai, veikia kaip pagrindiniai šablonai, formuojantys integruotus grandynus ant silicio plokščių, ir jų gamyba reikalauja išskirtinio tikslumo ir defektų kontrolės.

Procesas prasideda nuo aukštos grynumo kvarco arba stiklo substratų pasirinkimo, kurie tuomet padengiami šviesai jautriu atsparumu. Elektronų spindulių (e-beam) rašymas yra dominuojantis metodas šiems substratams modeliuoti, suteikiantis šiuolaikinių pažangiausių įrenginių reikalaujamą sub-nanometrinį sprendimą. Pagrindiniai tiekėjai, tokie kaip HOYA Corporation ir ASML Holding, teikia tiek blankinius substratus, tiek sudėtingas e-beam kaukių rašymo sistemas, būtinas šiam procesui. Modeliuojamos atsparumo terpės yra išvystomos, o atskiros sritys yra išpjautos, kad būtų sukurtos pageidaujamos grandinės savybės. Along with subsequent cleaning and inspection steps to remove contaminants and ensure defect-free masks.

Kokybės kontrolė yra esminė, nes net vienas defektas ant retiklio gali būti atkartojamas tūkstančiuose mikroschemų, reikšmingai paveikdamas derlių. Pažangios inspekcijos sistemos, tokios kaip KLA Corporation ir Hitachi High-Tech Corporation, naudoja giliąją ultravioletinę (DUV) ir elektronų spindulių technologijas, kad aptiktų ir klasifikuotų defektus nanometriniame lygyje. Remonto įrankiai, dažnai naudojantys fokusuotojo jonų spindulio (FIB) ar e-beam technikas, yra naudojami mažiems defektams taisyti, toliau didinant derlių.

Pereita prie EUV litografijos, iškilo naujų iššūkių retikulių gamybai. EUV kaukės reikalauja daugiakartės atspindinčios dangos ir yra jautresnės defektams ir užteršimui. Tokios įmonės kaip Photronics, Inc. ir Dai Nippon Printing Co., Ltd. daug investuoja į EUV kaukių gamybos galimybes, įskaitant pažangų valymą, pellicle (apsauginės membranos) integravimą ir metrologijos sprendimus. Taip pat tyrinėjamos naujos medžiagos ir proceso kontrolės, siekiant sumažinti kaukių defektus ir pagerinti ilgaamžiškumą.

Žvelgiant į ateitį, dėmesys išliks didinti kaukių tikslumą, mažinti defektyvumą ir automatizuoti kokybės kontrolę. Dirbtinio intelekto ir mašininio mokymosi integravimas į tikrinimo ir remonto darbus tikimasi dar daugiau pagerinti derlių ir produktyvumą. Kai įrenginio geometrijos toliau mažės, o sudėtingumas didės, retikulių gamybos procesas išliks kritiniu puslaidininkių inovacijų galimybėmis.

Galutinių vartotojų paklausa: liejimo įmonės, IDM ir pažangi pakavimo technologija

Silicio litografijos retikulių gamybos paklausa yra glaudžiai susijusi su pirmaujančių puslaidininkių liejimo įmonių, integruotų įrenginių gamintojų (IDMs) ir pažangių pakavimo paslaugų teikėjų reikalavimais. Iki 2025 metų pramonė patiria tvirtą retikulių paklausos augimą, skatinamą preiėjimo prie mažesnių nei 5 nm ir naujų 2 nm procesų mazgų, taip pat didėjant pažangioms pakavimo technologijoms, tokioms kaip 2,5D ir 3D integracija.

Didžiosios liejimo įmonės, įskaitant Taivano puslaidininkių gamybos įmonę (TSMC) ir Samsung Electronics, plečia savo ekstremalios ultravioletinės (EUV) litografijos pajėgumus, kad palaikytų didelės apimties gamybą pažangiuose mazguose. EUV retikliai, kuriems reikalingi defektų neturintys fotomaskai su sudėtingomis daugiakartėmis konstrukcijomis, yra ypač paklausūs. Pavyzdžiui, TSMC paskelbė apie agresyvų užimamosios plano augimo planą savo 2 nm procese, kurio tikslas – didelių apimčių gamyba, kurie atidžiai stebimi 2025 metais, kad reikia reikšmingai padidinti EUV retiklių pirkimo ir validavimo ciklus. Panašiai Samsung investuoja į naujos kartos EUV fabrikus, kad išlaikytų konkurencingumą logikos ir atminties rinkose.

IDM, tokios kaip Intel Corporation, taip pat skatina retikulių inovacijas, kai jie pagreitina savo pažangių mazgų planus. Intel EUV priėmimas savo Intel 4 ir Intel 3 mazguose ir planai dar pažangesniems procesams didina retikulių užsakymų sudėtingumą ir apimtį. Įmonės IDM 2.0 strategija, apimanti tiek vidinę gamybą, tiek liejimo paslaugas, turėtų dar labiau padidinti didelio tikslumo retikulių paklausą.

Lygiagrečiai su pažangių pakavimų plitimu, ypač su chipletų architektūromis ir heterogenine integracija, buvo sukurti nauji reikalavimai retikulių gamybai. Pirmaujančios išorės puslaidininkių surinkimo ir testavimo (OSAT) tiekėjai, tokie kaip ASE Technology Holding, investuoja į litografijos galimybes redistribucijos sluoksniams (RDL) ir tarpnesčiui gaminti. Šios programos reikalauja retikulių su didesniais lauko dydžiais ir griežtesniais persidengimo reikalavimais, papildomai plečiant rinką už tradicinės lustų litografijos.

Žvelgdamos į ateitį, retikulių gamybos perspektyvos išlieka stiprios. Nuolatinis logikos ir atminties įrenginių mastelio keitimas, kartu su pakavimo technologijų diversifikacija, palaikys aukštą paklausą pažangiems retikliams. Tiekėjai reaguoja investuodami į kaukių blankų kokybę, inspekcijos įrankius ir e-beam rašymo sistemas, kad atitiktų griežtus naujos kartos įrenginių reikalavimus. Kai pramonė juda aukšto NA EUV ir dar sudėtingesnių integravimo schemų link, bendradarbiavimas tarp galutinių vartotojų ir retikulių gamintojų bus kritiškai svarbus siekiant užtikrinti derlių ir našumo tikslus.

Reguliavimas, intelektinė nuosavybė ir pramonės standartai (SEMI, IEEE)

Reguliavimo, intelektinės nuosavybės (IP) ir pramonės standartų panorama silicio litografijos retikulių gamybos srityje sparčiai vystosi, kai puslaidininkių pramonė juda link mažesnių nei 2 nm mazgų ir aukšto NA EUV (ekstremaliųjų ultravioletinių) litografijos. 2025 metais ir artimiausiais metais atitiktis pasaulinėms normoms ir tvirta IP apsauga yra svarbios retikulių gamintojams, atsižvelgiant į vis didesnę fotomaskų technologijų sudėtingumą ir vertę.

SEMI organizacija išlieka pagrindine institucija, kuri kuria ir palaiko standartus, svarbius retikulių gamybai. SEMI standartai, tokie kaip P- serija (susijusi su fotomaskų medžiagomis, tvarkymu ir švarumu) ir E- serija (įrangos sąsaja ir automatizavimas), yra nuolat atnaujinami, kad atitiktų naujus reikalavimus pažangioms mazgams. 2024 metais SEMI paskelbė atnaujinimus standartams, tokiems kaip SEMI P47 (nustatantis švarumą EUV kaukėms) ir SEMI E142 (nustatantis substrato žemėlapį kaukių tvarkymui), atspindinčius pramonės perėjimą prie griežtesnės užteršimo kontrolės ir automatizavimo kaukėse. Šie standartai tikimasi dar labiau būti peržiūrėti, kai aukšto NA EUV įrankiai taps standartiniais 2025 metais ir vėliau.

IEEE taip pat atlieka reikšmingą vaidmenį, ypač per savo standartus duomenų formatais (tokiais kaip OASIS ir GDSII) ir tarpusavio sąveika kaukių duomenų paruošimo ir inspekcijos srityje. IEEE standartų asociacija toliau bendradarbiauja su pramonės konsorciumais, kad užtikrintų, jog duomenų perdavimo protokolai atitiktų augančių failų dydžių ir sudėtingumo sąlygas, susijusias su naujos kartos retikliais.

Reguliavimo srityje eksporto kontrolės ir tiekimo grandinės saugumas tampa vis svarbesniais. Jungtinės Amerikos Valstijos, Europos Sąjunga ir Japonija visos sugriežtino taisykles dėl pažangių fotomaskų technologijų ir medžiagų, ypač tų, kurios naudojamos EUV litografijoje, eksporto, siekdamos apsaugoti nacionalinį saugumą ir išlaikyti technologinę lyderystę. Tokios įmonės kaip ASML (vienintelis EUV skenerių tiekėjas), Toppan ir Photronics turi spręsti šias kontrolės problemas, bendraudamos su pasauliniais klientais, ypač atsižvelgiant į esamus geopolitinius įtampas.

Intelektinės nuosavybės apsauga išlieka svarbiausia prioritetų, kadangi retikulių gamyba apima patentuotus procesus, medžiagas ir tikrinimo technikas. Pagrindiniai kaukių gamintojai, įskaitant Hoya ir Dai Nippon Printing (DNP), daug investuoja į patentų portfelius ir komercinius paslapčių valdymus, kad apgintų savo naujoves. Pramonėje padidėjo kryžminio licencijavimo susitarimų ir kartais teisminių ginčų skaičius, kai bendrovės siekia užtikrinti savo konkurencines pozicijas aukštos vertės EUV kaukių segmente.

Žvelgiant į ateitį, griežtų reguliavimo kontrolės, besikeičiančių SEMI ir IEEE standartų bei didesnės IP įgyvendinimo galimybės formuos konkurencinę ir operacinę aplinką retikulių gamintojams. Tikimasi, kad pramonės suinteresuotosios šalys didins bendradarbiavimą per standartizacijos organus ir konsorciumus, siekdamos spręsti iššūkius, tokius kaip kaukių defektyvumas atominiu lygiu ir saugus duomenų keitimasis paskirstytose gamybos ekosistemose.

Iššūkiai: kaina, defektyvumas ir pereinant prie mažesnių nei 2 nm mazgų

Silicio litografijos retikulių gamyba — dar žinoma kaip fotomaskai — susiduria su vis didesniais iššūkiais, kai puslaidininkių pramonė juda link mažesnių nei 2 nm technologijų mazgų 2025 metais ir vėliau. Sudėtingumas, kaina ir defektyvumas, susiję su retikulių gamyba, intensyvėja dėl ekstremaliai ultravioletinių (EUV) litografijos reikalavimų ir nenutrūkstamo poreikio aukštesnio tikslo ir mažesnių bruožų dydžių.

Vienas iš didžiausių iššūkių yra augančios retikulių gamybos sąnaudos. EUV retikliai, būtini mažesniems nei 5 nm ir artėjantiems mažesniems nei 2 nm mazgams, reikalauja defektų neturintiems, ultra-lyginiams substratams ir pažangiems daugiasluoksniams atspindinčioms dangoms. Vieno EUV retiklio kaina gali viršyti 300,000 USD, o kai kurie įverčiai artėja prie 500,000 USD, didėjant modelio sudėtingumui. Tai yra didelis šuolis, palyginti su giliųjų ultravioletinių (DUV) retikliais, ir šis tendencija turėtų tęstis, kai įrenginių geometrijos mažėja, o kaukių išdėstymai vis labiau sudėtingėja. Pagrindiniai retikulių gamintojai, tokie kaip HOYA Corporation ir Photronics, Inc., daug investuoja į pažangias tikrinimo ir remonto technologijas, kad valdyti šias išlaidas ir išlaikyti derlių.

Defektyvumas išlieka kritiniu klausimu. Mažesniuose nei 2 nm mazguose net mažiausias defektas ant retiklio gali lemti katastrofišką derliaus nuostolį ar įrenginio gedimą. EUV retikliai yra ypač linkę į fazinius defektus ir užteršimą dėl jų sudėtingų daugiasluoksnių struktūrų. Tokios įmonės kaip ASML Holding NV, tiekiančios tiek EUV skenerius, tiek kaukių tikrinimo įrankius, kuria pažangias aktinines inspekcijos sistemas, kurios gali aptikti mažesnius nei 10 nm defektus. Tačiau pramonėje vis dar trūksta visiškai subrendusios, didelio našumo aktinės inspekcijos sprendimo, todėl defektų mažinimas išlieka nuolatinis siauras taškas.

Pereiti prie mažesnių nei 2 nm mazgų atsiranda papildomų iššūkių modelio tikslumui ir kaukės proceso kontrolei. Reikalaujami bruožų dydžiai artėja prie fizinių apribojimų, susijusių su esamomis kaukių rašymo ir pjovimo technologijomis. JEOL Ltd. ir NuFlare Technology, Inc. yra nedaugelis elektronų spindulių kaukių rašytojų tiekėjų, galinčių suteikti reikalaujamą skiriamąją gebą ir persidengimo tikslumą, kurio reikalaujama naujos kartos mazguose. Tačiau greitis išlieka ribotas, o kaukės rašymo laikai didėja, dar labiau didindami išlaidas ir ilgindami laikotarpius.

Žvelgiant į ateitį, pramonė tiria naujas medžiagas, tokias kaip tvirtesnės pellicles ir patobulinti kaukių blankai, taip pat pažangius kompiuterinius litografijos metodus, kad kompensuotų kaukių trūkumus. Bendradarbiavimas tarp tiekimo grandinės, įskaitant liejimo įmones, įrangos tiekėjus ir kaukių gamyklas, bus būtinas sprendžiant šiuos iššūkius ir užtikrinant ekonomišką retikulių gamybą mažesniems nei 2 nm ir būsimoms mazgams.

Ateities perspektyvos: strateginės galimybės ir inovatyvios technologijos iki 2029 metų

Silicio litografijos retikulių gamybos ateitis yra pasirengusi ženkliems pokyčiams iki 2029 metų, kuriuos skatina nenutrūkstamas judėjimas link mažesnių gamybos mazgų, Europos ultravioleto (EUV) litografijos priėmimas ir pažangių medžiagų ir automatizavimo integracija. Kai puslaidininkių gamintojai siekia mažesnių nei 2 nm mazgų, poreikis retikliams su didesniu tikslumu, mažesniu defektyvumu ir didesne sudėtingumu auga. Ši evoliucija sukuria tiek strateginės galimybes, tiek proveržius svarbiems pramonės žaidėjams.

Vienas iš svarbiausių veiksnių yra greitam EUV litografijos plėtojimas, reikalaujantis retiklių su išskirtiniais specifikacijų reikalavimais. EUV retikliai gaminami ant ultra-lygiai, defektų neturintiems substratams ir reikalaujančių pažangių daugiasluoksnių danga bei pellicles, kad apsaugoti nuo dalelių užteršimo. Pagrindiniai tiekėjai, tokie kaip ASML Holding ir Toppan, daug investuoja į EUV retikulių technologijas, o ASML Holding taip pat teikia tuo pat metu reikiamus kaukių tikrinimo ir remonto sistemų sprendimus šiems pažangiems kaukėms. Photronics ir Dai Nippon Printing (DNP) taip pat plečia savo EUV retikulių gamybos galimybes, kad atitiktų augančius liejimo įmonių ir integruotų įrenginių gamintojų (IDMs) reikalavimus.

Automatizavimas ir dirbtinis intelektas (AI) tampa sutrikdančiomis technologijomis retikulių gamyboje. Automatinės defektų tikrinimo, modelių uždėjimo tikslumo ir duomenų analizės sistemos integruojamos į gamybos linijas, siekiant pagerinti derlių ir sumažinti perdirbimo laiką. Tokios įmonės kaip KLA Corporation pirmauja tiekdamos pažangias tikrinimo ir metrologijos priemones, naudodamos AI aptikimui, mažesniems nei nanometriniams defektams ir optimizuojant kaukių kokybę.

Strateginiu požiūriu pramonė stebima didesnio bendradarbiavimo tarp kaukių gamintojų, įrangos tiekėjų ir puslaidinikių gamyklų. Bendri plėtojimo programos ir konsorciumai pagreitina naujų medžiagų, tokių kaip žemašiluminės stiklų ir novel pellicle plėvelių, kvalifikavimą, kurie yra esminiai naujos kartos retiklių gamybai. Tvarumo siekimas taip pat veikia retikulių gamybą, įgyvendinant pastangas sumažinti pavojingų cheminių medžiagų naudojimą ir pagerinti energijos efektyvumą švariose patalpose.

Žvelgiant į 2029 metus, retikulių gamybos sektorius tikisi tolesnio konsolidavimo, o pagrindiniai žaidėjai plečiasi, kad atitiktų kapitalo intensyvumo ir techninius naujų mazgų reikalavimus. Aukšto NA EUV litografijos įdiegimas reikalauja dar sudėtingesnių retikulių sprendimų, atveriančių galimybes inovacijoms modelio, tikrinimo ir remonto srityse. Kai puslaidininkių pramonė ir toliau stumia link vis mažesnių geometrijų ir didesnės integracijos, retikulių gamybos strateginė svarba dar labiau augs, tapdamas prioritetine investicijų ir technologijų proveržių sritimi.

Šaltiniai ir nuorodos

How EUV lithography works

Watch this video on YouTube.

Silicio litografijos retiklio gamyba 2025–2029: naujos kartos tikslumo varikliai 8% CAGR augimui

ByQuinn Parker