El cuello de botella en los procesos avanzados, ¿solo crees que es la litografía?

En realidad, también está la Photomask (máscara / plantilla).
Si la máquina de litografía es una imprenta, entonces la Photomask es una plantilla de impresión / película de negativo, y el wafer (oblea) es el papel sobre el que se imprime el contenido.
El aumento en la complejidad de los semiconductores impulsado por la IA se transmite directamente a la Photomask, e incluso se amplifica aún más.
En el pasado, la industria utilizaba un +10% en wafers y +10% en demanda de máscaras.
En la era de la IA, esto puede convertirse en: +10% en wafers, +20% a +40% en valor de máscaras.
Porque el crecimiento no solo es en cantidad de máscaras, sino también en:
capas de máscara
capas EUV
complejidad de multi-patterning
máscaras para empaquetado avanzado
máscaras relacionadas con RDL / interposers / HBM
complejidad de inspección
dificultad de reparación
tiempo de escritura de máscara
La Photomask, en esencia, ya no es solo una "placa de vidrio", sino que cada vez se asemeja más a una "plantilla" en la industria de semiconductores.
El área de la máscara es mucho mayor que la del chip, pero los requisitos de precisión son aún más altos. Esto es similar a las lentes EUV: dibujar un mapa completo de la ciudad en un área del tamaño de una hoja A4, sin que el error supere unos pocos nanómetros.
Si una máscara de alta gama tiene defectos, puede significar la pérdida de decenas de miles de wafers en la producción posterior.
Por lo tanto, el núcleo de la industria es la capacidad de control de defectos.
Actualmente, las máscaras de alta gama han entrado en la etapa de ingeniería óptica a nivel nanométrico.
Las máscaras EUV, máscaras lógicas de 3nm/2nm, máscaras relacionadas con HBM, máscaras para empaquetado avanzado, superan ampliamente la era tradicional de DUV.
Por eso, las máscaras de alta gama son industrias con bajo rendimiento, producción lenta y acumulación de procesos complejos.
En comparación con las máscaras DUV tradicionales, que son de transmisión, donde la luz pasa directamente; las máscaras EUV tienen una estructura de múltiples capas reflectantes, que incluyen multilayer Mo/Si, absorbentes, películas y blank de defectos ultrabajos.
Los defectos en la máscara se copian infinitamente, por lo que los defectos de fase, errores de CD, errores de overlay y defectos en multilayer son extremadamente mortales.
Por eso, la inspección de máscaras está empezando a acercarse a la importancia de la propia máquina de litografía, y los umbrales tecnológicos del proceso se vuelven muy altos.
Además de la fabricación de chips que requiere máscaras, también existe la máscara para empaquetado avanzado:
el empaquetado avanzado en esencia también es una industria de litografía.
CoWoS, Fan-Out, RDL, Interposers, EMIB, Hybrid Bonding, en esencia, dependen de la Photomask.
Porque el empaquetado avanzado ya no es solo "soldar chips", sino reconstruir sistemas de interconexión micro de ultra alta densidad dentro del paquete, encargados de transmisión de datos, distribución de energía, sincronización de reloj y la integridad de señales de alta frecuencia.
La demanda impulsada por la IA no solo aumenta la cantidad de empaquetados, sino que también provoca una explosión en la complejidad interna de cada paquete.
En el pasado, 1-2 capas de RDL, ahora 5, 8, incluso más de 10 capas.
Cada capa adicional de RDL generalmente implica un proceso de máscara adicional.
Por eso, la demanda de máscaras comienza a pasar de "seguir el crecimiento en cantidad de wafers" a "seguir el crecimiento en complejidad del sistema".
El empaquetado avanzado puede ser una de las subáreas de máscaras que más crecerá en los próximos años.
Porque los paquetes de IA están gradualmente convirtiéndose en "microplacas base".
Muchas funciones que antes pertenecían a PCB y sistemas de nivel de placa, están migrando al interior del paquete: interconexiones HBM, SerDes de alta frecuencia, distribución de energía, fabricaciones de chiplets.
Por eso, el empaquetado avanzado se asemeja cada vez más a una "fábrica de obleas de última etapa".
Esta también es la razón fundamental por la que CoWoS, EMIB, Foveros, SoIC, Hybrid Bonding son cada vez más activos en activos y más difíciles de expandir.
Ya no son solo empaquetados tradicionales, sino fabricación de interconexiones de silicio a nivel de sistema.
Y a medida que las máquinas de litografía se vuelven más caras y escasas, cada exposición será más costosa.
Por eso, las fábricas de obleas prestarán más atención a:
mascaras de alta calidad
inspección
reparación
película protectora (pellicle)
metrología de overlay
Al mismo tiempo, la escasez de EUV también impulsará el multi-patterning.
Originalmente, 1 capa EUV, puede verse forzada a convertirse en múltiples exposiciones DUV por inmersión, SADP, SAQP, lo que en realidad aumenta la cantidad de máscaras.
Por lo tanto, la escasez de EUV no necesariamente reprime la industria de Photomask, sino que en muchas ocasiones aumenta la demanda de máscaras DUV de alta gama.
Especialmente en procesos que usan mucho Immersion DUV y litografía para empaquetado, como HBM, CoWoS, empaquetado avanzado, RDL y sustratos.
Esta también es la razón por la que la industria de máscaras de alta gama se asemeja cada vez más a los ecosistemas de HBM, CoWoS y EUV.
Lo que realmente limita la expansión de la industria ya no es solo CapEx, sino:
reducción de defectos
aprendizaje en rendimiento
capacidad de inspección
ajuste de proceso
base de datos de clientes
validación a largo plazo
acumulación de procesos
Muchas partes ya comienzan a parecer "artesanía industrializada".
Su poder de negociación en todo el ecosistema de semiconductores será cada vez mayor, y el mercado probablemente aún no ha tomado plena conciencia de esto.
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