Mengenal Extreme Ultraviolet Lithography (EUVL)

Sejak Intel memperkenalkan processor Pentium 4 3,06 GHz pada tahun 2002, kita tidak lagi mendengar peningkatan kecepatan processor yang signifikan. Apakah hal ini mengisyaratkan bahwa sudah saatnya hukum Moore dipensiunkan?

Seperti yang kita ketahui, Gordon E. Moore dalam papaer-nya pada tahun 1965 “membatasi” masa berlaku teorinya atau paling tidak sepuluh tahun. Artinya, Moore hanya berani meramalkan peningkatan jumlah komponen (transistor) dalam integrated circuit (processor) hingga dua kali lipat setiap delapan belas bulan hingga 1975. Kenyataannya, teori Moore tetap berlaku lebih dari seperempat abad kemudian. Baru pada tahun 2005-an kita merasakan perlambatan teori Moore. Sejak saat itu, kecepatan processor belum juga beranjak dari tiga koma sekian gigahertz hingga extreme ultraviolet lithography (EUVL) membuka peluang untuk memperpanjang usia teori Moore.

Sebelumnya, teknik yang digunakan untuk mengemas transistor ke dalam chip dikenal sebagai deep-ultraviolet lithography. Teknik ini menyerupai fotografi yang memfokuskan cahaya melalui lensa untuk mengukir pola sirkuit pada wafer silikon. Menggunakan cahaya extreme ultraviolet (EUV) untuk mengukir transistor dalam wafer silikon akan membuat processor memiliki kecepatan hingga seratus kali lipat dari yang ada sekarang.

Proses Pembuatan Chip

Processor dibuat melalui proses yang disebut litografi. Secara khusus, deep-ultraviolet lithography digunakan untuk menghasilkan jenis microchip masa kini. Litografi serupa dengan fotografi dalam hal pemanfaatan cahaya untuk mengalihkan citra ke substrat. Dalam kasus kamera, substratnya adalah film. Silikon adalah substrat tradisional dalam pembuatan chip. Untuk menghasilkan rancangan sirkuit terintegrasi pada processor, cahaya diarahkan ke atas pelindung.

Pelindung adalah seperti stensil dari pola sirkuit. Cahaya menyorot menembus pelindung lalu melewati serangkaian lensa optik yang mengecilkan citra. Citra kecil ini kemudian dipantulkan ke silikon atau semikonduktor, wafer. Wafer tersebut diselubungi dengan plastik cair, peka-cahaya yang disebut photoresist. Pelindung diletakkan di atas air dan ketika cahaya menyorot menembus pelindung dan menerpa wafer silikon, photoresist yang tidak tertutup pelindung pun mengeras.

Photoresist yang tidak terpapa cahaya tetap sedikit lembek dan secara kimiawi diluruhkan, meninggalkan hanya photoresist yang mengeras dan wafer silikon yang terpapar. Kunci untuk membuat processor yang lebih kuat adalah ukuran panjang gelombang cahaya tersebut. Semakin pendek panjang gelombang, semakin banyak transistor yang dapat disketsa di atas wafer silikon. Semakin banyak transistor berarti processor yang lebih tangguh, lebih cepat. Itulah alasan utama mengapa processor Intel Pentium 4, yang memiliki 42 juta transistor, lebih cepat daripada Pentium 3, yang memiliki 28 juta transistor.

Masalah yang timbul dari penggunaan deep-ultraviolet lithography adalah semakin kecil panjang gelombang cahaya, cahaya diserap oleh lensa kaca untuk memusatkannya. Akibatnya, cahaya tidak sampai ke silikon sehingga tak ada pola sirkuit yang terbentuk pada wafer. Di sinilah EUVL mengambil alih. Dalam EUVL, lensa kaca digantikan oleh cermin untuk memusatkan cahaya.

Proses EUVL

Berikut ini adalah cara kerja EUVL.

1. Seberkas laser diarahkan pada semburan gas xenon. Ketika laser menabrak gas xenon, ia memanskan gas dan menciptakan plasma.
2. Setelah plasma terbentuk, elektron mulai terlontar dari sana dan ia memancarkan cahaya bergelombang 13 nanometer, yang terlalu pendek untuk terlihat mata manusia.
3. Cahaya itu merambat ke dalam sebuah pemampat, yang mengumpulkan cahaya sehingga diarahkan ke pelindung.
4. Representasi dari satu tingkat chip komputer digambarkan pada cermin dengan menerapkan penyerap pada sebagian cermin dan sebagian lagi tidak. Hal ini menciptakan pelindung.
5. Pola pada pelindung dipantulkan pada serangkaian empat hingga enam cermin melengkung, menurunkan ukuran citra, dan memusatkan citra pada wafer silikon. Setiap cermin sedikit membelokkan cahaya untuk membentuk citra yang akan dialihkan pada wafer.

Seluruh proses bergantung pada panjang gelombang. Jika panjang gelombang dipendekkan, diperoleh citra yang lebih baik. Dengan EUVL, chip akan dibuat dengan cahaya 13 nanometer. Menurut hukum tersebut, panjang gelombang yang lebih kecil menghasilkan citra yang lebih baik, cahaya 13 nanometer akan meninggalkan kualitas pola yang dipantulkan pada wafer silikon sehingga memperbaiki kecepatan processor.

Selain itu, EUVL menggunakan cermin cekung dan cembung yang dilapisi molybdenum dan selikon sekaligus wafer ini dapat memantulkan hampir 70% dari cahaya EUV pada panjang gelombang 13,4 nanometer. Sisanya 30% diserap oleh cermin. Tanpa selubung, cahaya akan hampir seluruhnya diserap sebelum mencapai wafer.

Disadur dari : PC Mild Edisi 02/2011