xLight e Pat Gelsinger puntano alla nuova era della litografia EUV con i Free Electron Laser

La litografia ultravioletta estrema (EUV) rappresenta oggi il cuore pulsante dell’industria dei semiconduttori avanzati, consentendo la realizzazione di circuiti con caratteristiche inferiori ai 10 nanometri. La tecnologia EUV permette di incidere pattern estremamente fini sui wafer di silicio, spingendo i limiti della miniaturizzazione e della densità dei transistor. Le aziende si trovano tuttavia a fare i conti con ingenti costi di produzione, che minano l’efficienza e la scalabilità della produzione.

Pat Gelsinger e xLight: l’acceleratore di particelle diventa la nuova frontiera dell’EUV

Un nuovo paradigma per le sorgenti luminose nella litografia EUV potrebbe nascere dall’unione di due mondi apparentemente lontani: la fisica delle particelle e la microelettronica. Pat Gelsinger, ex CEO di Intel, è appena approdato in xLight come presidente esecutivo, puntando su una tecnologia rivoluzionaria: i laser a elettroni liberi basati su acceleratori di particelle.

xLight è una startup nata con un obiettivo ambizioso: sviluppare entro il 2028 una sorgente EUV basata su Free Electron Laser (FEL), compatibile con gli scanner di ASML, leader mondiale nella litografia avanzata. L’innovazione chiave consiste nell’utilizzo di un acceleratore di particelle per generare la radiazione EUV, offrendo potenze luminose nettamente superiori rispetto agli attuali sistemi LPP (Laser Produced Plasma).

Mentre ASML ha raggiunto potenze luminose di circa 300W nei suoi scanner EUV commerciali (NXE:3800E) e ha dimostrato capacità superiori ai 500W in laboratorio, xLight afferma di aver già realizzato un prototipo FEL che supera i 1000W, aprendo la strada a un futuro in cui i costi per wafer si ridurranno del 50% e i costi operativi e di capitale scenderanno di tre volte.

Come funziona un Free Electron Laser (FEL)

Un FEL non utilizza materiali solidi come mezzo attivo (come i laser tradizionali), ma fasci di elettroni accelerati a velocità relativistiche all’interno di un tunnel. Attraversando una struttura periodica, gli elettroni emettono radiazione coerente ad altissima intensità.

Applicato alla litografia, questo meccanismo consente di generare radiazione con lunghezza d’onda di 13,5 nm, necessaria per incidere circuiti nanometrici su wafer di silicio. Il vantaggio principale rispetto ai sistemi LPP è una maggiore efficienza energetica, una migliore stabilità del fascio e potenza scalabile.

Compatibilità con ASML

xLight non si propone come concorrente di ASML, ma come fornitore alternativo di sorgenti EUV compatibili con gli scanner Twinscan di ASML, attualmente utilizzati nelle fabbriche di tutto il mondo. Tuttavia, vi sono alcune sfide da affrontare:

• Dimensioni e layout: gli acceleratori di particelle richiedono spazi significativamente maggiori rispetto alle attuali sorgenti LPP, il che potrebbe renderli difficili da integrare nei layout esistenti.
• Adattabilità ai sistemi High-NA: anche se le nuove generazioni di scanner High-NA utilizzano ancora sorgenti LPP, resta da verificare se i FEL possano essere integrati direttamente o se necessitino di un adattamento infrastrutturale.

Nonostante ciò, xLight punta a dimostrare la piena operatività della sua soluzione nel giro di meno di un triennio. Un traguardo che, se raggiunto, potrebbe segnare un punto di svolta nella produzione di chip su scala nanometrica, spintasi ormai nell’ordine degli angstrom.

Il ritorno di Gelsinger all’innovazione ingegneristica

Con la sua nomina a presidente esecutivo di xLight, Gelsinger torna alle origini del suo percorso professionale, iniziato come ingegnere e CTO in Intel.

Il nuovo ruolo, assunto nel contesto della sua attività presso Playground Global, evidenzia la volontà di contribuire all’evoluzione della microelettronica attraverso una visione di lungo periodo e una forte spinta tecnologica.

D’altra parte, il successo della soluzione xLight apre possibilità di entrate commerciali nel breve termine, fornendo tecnologie determinanti in settori critici con impatto diretto sulla sicurezza nazionale, sulla sanità e sulla scienza dei materiali.