Durchbruch in der EUV-Lithographie

Der niederländische Technologiekonzern ASML hat die lithographische Chip-Strukturierung per EUV-Strahlung mit 13,5 nm Wellenlänge zur Serienreife gebracht. Das wirtschaftliche und technologische Potential ist gewaltig.

Schätzungsweise 200 Kohlekraftwerke weltweit sind allein dafür nötig, IT-Infrastrukturen mit Strom zu versorgen. Die Zahl verdeutlicht den Bedarf an effizienterer IT-Hardware. Auch in diesem Zusammenhang gilt eine Neuentwicklung als bahnbrechend, die der niederländische Technologiekonzern ASML mit ZEISS SMT (Semiconductor Manufacturing Technology), TUMPF, dem Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und mehr als 1.000 weiteren Partnern weltweit nach zwei Jahrzehnten intensiver Entwicklung zur Serienrei-fe gebracht hat: EUV-Lithographie. Dank des Technologiesprungs von der Chipstrukturierung per Argonfluorid-Excimer-Laser mit 193 Nanometer (nm) Wellenlänge hin zur EUV-Lithographie mit 13,5 nm lässt sich eine neue Generation von Chips fertigen, die trotz 20 Prozent Leistungssteigerung 40 Prozent weniger Bauraum beansprucht – und um 50 Prozent energieeffizienter arbeitet, als ihre Vorgänger.

Lange sah es so aus, dass die Halbleiterindustrie beim Fortschreiben von Moore‘s Gesetz an technologische Grenzen stößt. Doch 2019 ist ASML endgültig der Marktdurchbruch der EUV-Technologie gelungen: Nach eigenen Angaben lieferten die Niederländer letztes Jahr bereits 26 EUV-Lithographie-Anlagen an Kunden in den USA und in Asien aus und verzeichneten in diesem Bereich einen Auftragseingang von 6,2 Milliarden Euro. Mittlerweile sind die Anlagen in der Lage, mehr als 170 Wafer pro Stunde zu belichten und Chips mit Strukturgrößen von nur noch sieben Nanometern zu fertigen.

Rund 2.000 Patente und 3.000 neue Arbeitsplätze

Allein die ASML-Partner Zeiss, Trumpf und Fraunhofer IOF, die mit ihren Entwicklungen für den Deutschen Zukunftspreis 2020 nominiert sind, haben diese Technologie mit rund 2.000 Patenten abgesichert. Rund 3.000 neue Arbeitsplätze sind entstanden. Zeiss und Trumpf konnten 2019 über eine Milliarde Euro Umsatz mit optischen Komponenten und Hochleistungslasern für die EUV-Lithographie-Anlagen generieren. Dieser Wert dürfte aufgrund der hohen Nachfrage nach den ASML-Anlagen in den nächsten Jahren weiter zunehmen.

Der Listenpreis der Anlagen liegt bei rund 140 Millionen Euro. Auch ASML selbst bereitet sich auf weiteres Wachstum des EUV- und Deep-UV-Bereichs vor. In diesem Zusammenhang hatte sich der Konzern Ende 2016 an Zeiss SMT beteiligt, jüngst machte er zudem die Akquisition der Berliner Glas Gruppe öffentlich.

Beobachter erwarten, dass auf die 7-Nanometer-Chipstrukturen im kommenden Jahrzehnt der Sprung zu 5-Nanometerstrukturen folgen wird. Zeiss und ASML arbeiten bereits daran, die numerische Apertur der EUV-Systeme von 0,33 auf 0,55 zu steigern, was abermals 70 Prozent höhere Auflösung bei dann acht Nanometern Wellenlänge verspricht. So wird das Mooresche Gesetz dank der EUV-Lithographie doch eine Fortsetzung finden.

Die neueste per EUV-Lithographie gefertigte Chip-Generation birgt rund 10 Milliarden Transis-toren auf der Fläche eines Fingernagels. Als nächstes Etappenziel hat die Halbleiterbranche bereits 100 Milliarden Transistoren im Visier. Der Fortentwicklung von Prozessoren, Speichern und der gesamten Elektronikindustrie scheinen – zumindest auf absehbare Zeit – keine Grenzen gesetzt zu sein. Die Schlüsseltechnologie dafür ist und bleibt die Photonik.

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