ยังไม่มีชิป 2 นาโนเมตร ASML จำหน่ายอุปกรณ์แกะสลักชิป 1 นาโนเมตร

ปัจจุบัน TSMC และ Samsung Foundry ถือเป็นสองบริษัทชั้นนำในอุตสาหกรรมการผลิตชิปของโลก ตามลำดับ โดยทั้งสองบริษัทได้เริ่มนำเทคโนโลยีการพิมพ์หินด้วยแสงอัลตราไวโอเลต (EUV) มาใช้ในการผลิตชิปตั้งแต่ปี 2019 ซึ่งช่วยปูทางไปสู่การผลิตโหนดที่มีขนาดต่ำกว่า 7 นาโนเมตร

หากจะพูดให้เข้าใจง่ายๆ ก็คือ ยิ่งกระบวนการมีขนาดเล็กลง จำนวนทรานซิสเตอร์บนชิปก็จะมีขนาดเล็กลง ความสามารถในการประมวลผลและการประหยัดพลังงานก็จะสูงขึ้น ดังนั้น การแข่งขันเพื่อโหนดขนาดเล็กลงจึงเป็นการแข่งขันกันทั่วไปของบริษัทผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ยักษ์ใหญ่ชั้นนำของโลก

ทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กลงทำให้มีความหนาแน่นมากขึ้นในพื้นที่เดียวกัน และชิปสมัยใหม่สามารถบรรจุทรานซิสเตอร์ได้หลายหมื่นล้านตัว (เช่น A17 Pro 3nm ซึ่งมีทรานซิสเตอร์ 20,000 ล้านตัวบนชิป) และช่องว่างระหว่างทรานซิสเตอร์ต้องบางมาก นี่คือที่มาของเครื่องพิมพ์หิน EUV มีเพียงบริษัทเดียวในโลกที่ผลิตเครื่องนี้ นั่นคือ ASML ของเนเธอร์แลนด์

ลิโธกราฟีอัลตราไวโอเลตรุ่นต่อไป หรือ EUV สูง-NA ได้เริ่มจัดส่งแล้ว โดย Intel ซึ่งได้ให้คำมั่นว่าจะได้ผู้นำกระบวนการจาก TSMC และ Samsung Foundry ภายในปี 2025 ถือเป็นรายแรกที่ซื้อเครื่อง EUV สูง-NA มูลค่า 400 ล้านเหรียญสหรัฐ ซึ่งจะเพิ่มค่า Numerical Aperture จาก 0.33 เป็น 0.55 (NA คือความสามารถในการรวบรวมแสงของระบบเลนส์ และมักใช้ในการประเมินความละเอียดที่ระบบออปติกสามารถทำได้)

เครื่องจักรลิโธกราฟี EUV NA สูงกำลังประกอบในโอเรกอน สหรัฐอเมริกา (ภาพถ่าย: Intel)

ซึ่งจะทำให้เครื่องสามารถแกะสลักรายละเอียดของเซมิคอนดักเตอร์ได้เล็กลง 1.7 เท่า และเพิ่มความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ของชิปได้ 2.9 เท่า

EUV รุ่นแรกช่วยให้โรงหล่อสามารถเจาะเข้าสู่โหนด 7 นาโนเมตรได้ และเครื่องจักร EUV ขั้นสูงที่มีค่า NA สูงจะผลักดันการผลิตชิปไปที่โหนดกระบวนการ 1 นาโนเมตรหรือต่ำกว่านั้น ASML กล่าวว่าค่า NA ที่สูงขึ้น 0.55 บนเครื่องจักรรุ่นถัดไปจะช่วยให้เครื่องจักรใหม่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครื่องจักร EUV รุ่นแรก

มีรายงานว่า Intel มีเครื่องจักร EUV ระดับ NA สูง 11 เครื่อง โดยเครื่องแรกคาดว่าจะแล้วเสร็จในปี 2025 ในขณะเดียวกัน TSMC วางแผนที่จะใช้เครื่องจักรใหม่ในปี 2028 โดยมีโหนดกระบวนการ 1.4 นาโนเมตร หรือในปี 2030 โดยมีโหนดกระบวนการ 1 นาโนเมตร TSMC จะยังคงใช้เครื่องจักร EUV เก่าเพื่อผลิตชิป 2 นาโนเมตรในปีหน้า ด้วย EUV ระดับ NA สูง Intel หวังว่าจะตามทัน TSMC และ Samsung ในกลุ่มโรงหล่อที่ล้ำหน้าที่สุด

แต่ Intel ยังคงเผชิญกับปัญหาการผลิตที่ต่ำ ขาดทุนทางการเงิน และราคาหุ้นที่ร่วงลงอย่างหนักจนถูกถอดออกจากดัชนี Dow Industrials ซึ่งเป็นดัชนีหุ้น 30 ตัวที่ทรงพลังที่สุดในตลาดหุ้นสหรัฐฯ สถานการณ์ของ Intel ย่ำแย่มากจนต้องจ้าง TSMC ให้ทำการผลิตชิปขนาด 3 นาโนเมตรขึ้นไป

เนื่องจาก SMIC เป็นโรงหล่อชั้นนำของจีนและใหญ่เป็นอันดับ 3 ของโลก รองจาก TSMC และ Samsung Foundry บริษัทจึงไม่ได้รับอนุญาตให้ซื้อแม้แต่เครื่องลิโธกราฟี EUV รุ่นแรกเนื่องจากมาตรการคว่ำบาตรของสหรัฐฯ แต่กลับถูกบังคับให้ใช้เครื่องลิโธกราฟี Deep Ultraviolet (DUV) รุ่นเก่ากว่า ซึ่งประสบปัญหาในการผลิตชิปโหนดขนาดต่ำกว่า 7 นาโนเมตร

ควอตซ์ (ที่มา: Phone Arena)

แหล่งที่มา