450-mm-Wafer erst 2023, EUV ebenfalls verspätet

Im Rahmen der SPIE Advanced Technology Conference rund um das Thema Lithografie für die Zukunft standen die Schwerpunkte EUV und 450-mm-Wafer im Mittelpunkt. Beide Technologien haben bereits mehrfach Verschiebungen des Zeitplans zur Einführung hinter sich – und es werden nicht die letzten sein.

Insbesondere bei der Entwicklung der neuen 450-mm-Wafer-Fertigung ist laut SemiWiki so etwas wie Stillstand eingetreten. Die extremen Entwicklungskosten will angesichts der angespannten wirtschaftlichen Lage in vielen Ländern und auch Unternehmen derzeit keiner stemmen, sodass die neuen Riesen-Wafer in dieser Dekade bei keinem Chiphersteller mehr in Serie aus den Fabriken kommen werden. Hinter vorgehaltener Hand wurde gar das Jahr 2023 für die Massenfertigung in großen Stückzahlen ins Spiel gebracht.

Überraschend kommt die erneute Verschiebung nicht. Aktuell werden selbst bei Branchenriesen wie TSMC noch fast 40 Prozent der Wafer in Größen von 200 oder gar nur 150 mm gefertigt. Nur drei der zehn TSMC-Werke sind auf 300-mm-Wafer ausgelegt. Bei Intel wurden nach der Nicht-Inbetriebnahme der nagelneuen Fabrik 42 in Arizona und einer Investition von fünf Milliarden US-Dollar laut den aktuellen Gerüchten die Entwicklungen im Bereich der 450-mm-Wafer eingefroren und die Ressourcen zu anderen Projekten verlagert. Auch Zulieferer für die notwendigen Bauteile seien „on hold“, heißt es seitens SemiWiki.

An der EUV-Front sieht es etwas besser aus, wenn auch nicht wirklich optimistisch. ASML lieferte im letzten Jahr als einer der größten Fabrikausrüster bereits erste EUV-Belichtungsmaschinen an TSMC & Co. um gemeinsam an der Erhöhung des Ausstoßes von derzeit maximal 70 Wafern pro Stunde und der Verfeinerung des Prozesses zu arbeiten. Dabei kam es kürzlich zu Problemen, als falsche Einstellungen des Lasers hochwertige Testkomponenten bei TSMC zerstörten und nun teure Reparaturen nach sich ziehen. Unabhängig davon sind sich Branchenvertreter jedoch bereits weitgehend einig, dass die EUV-Lithografie zum Start der 10-nm-Fertigung nur mit Mühe und Not einsatzbereit sein wird und frühestens in der darauffolgenden Generation, bei der Fertigung von 7 und 5 nm kleinen Strukturen, großflächig in der Serienfertigung genutzt werden wird.

Die Teilnehmer der Konferenz üben sich dennoch in Optimismus. Denn auch bei den aktuellen Verfahren lernen die Unternehmen jeden Tag noch etwas dazu, sodass es möglich sei, die Fertigung in 10 nm, 7 nm und eventuell auch 5 nm mit Kombinationen aktueller Techniken zu erreichen. Allem voran geht dabei aber die Wirtschaftlichkeit, weshalb Belichtungsmaschinen mit Produktionsraten von 250 Wafern pro Stunde von ASML und Nikon im Gespräch sind. Exakt diese Maschinen sind es, die die teure Neuentwicklung der 450-mm-Wafer mit dem Ziel der höheren Wirtschaftlichkeit um einige Jahre nach hinten verschieben, da der Wafer-Ausstoß und damit die Chip-Ausbeute auf diese Weise bei gleicher Verfahrenstechnik noch einmal deutlich erhöht wird.