La transición hacia fotomáscaras de mayor tamaño busca resolver una limitación de la litografía ultravioleta extrema de alta apertura numérica (High-NA EUV): aprovechar su capacidad para imprimir circuitos más pequeños sin perder productividad al fabricar chips de gran tamaño. TSMC y ASML anunciaron en septiembre una iniciativa industrial para desarrollar este formato, con el objetivo de tener una línea piloto en 2031 y preparar su uso en producción avanzada en 2033.
Las claves de las fotomáscaras High-NA EUV en 30 segundos
- TSMC y ASML impulsan el paso de las fotomáscaras actuales de 6 pulgadas a un formato mayor de 12 pulgadas.
- El objetivo es mejorar la productividad de las fábricas y reducir los costes de fabricación de chips avanzados.
- Las ópticas High-NA reducen el campo de exposición disponible, lo que puede obligar a unir patrones mediante varias exposiciones.
- La iniciativa pretende tener una línea piloto de fotomáscaras de mayor formato en 2031 y preparar los sistemas para producción avanzada en 2033.
- TSMC prevé comenzar a utilizar la tecnología High-NA EUV en fabricación de alto volumen a partir de 2030, inicialmente con las máscaras actuales.
El anuncio de ambas compañías apunta a una nueva fase en el desarrollo de la litografía de semiconductores. Aunque High-NA EUV permite imprimir estructuras más pequeñas, sacar partido a esa resolución exige adaptar otros elementos del proceso industrial. Las fotomáscaras, que contienen los patrones que se transfieren a las obleas de silicio, son uno de esos elementos.
La iniciativa se presentó el 7 de septiembre de 2026, antes de la conferencia SPIE BACUS dedicada a la tecnología de fotomáscaras. Según el calendario anunciado por las empresas, la línea piloto llegaría en 2031 y la preparación completa de los sistemas de litografía para su uso en nodos avanzados se situaría en 2033. Son objetivos de desarrollo, no fechas que confirmen que la tecnología ya esté disponible para producción comercial.
Por qué High-NA EUV necesita fotomáscaras más grandes
La litografía EUV, siglas de Extreme Ultraviolet, utiliza luz ultravioleta extrema para transferir patrones de circuitos a una oblea. La variante High-NA aumenta la apertura numérica de la óptica, una característica que permite mejorar la resolución y trabajar con estructuras más pequeñas.
Sin embargo, este avance introduce una limitación en el área que puede exponerse en una sola operación. Los sistemas High-NA emplean ópticas anamórficas, que aplican diferentes factores de reducción de la imagen según la dirección. Con las fotomáscaras actuales, esta configuración reduce aproximadamente a la mitad el campo de exposición en una de las dimensiones respecto al formato convencional EUV.
La consecuencia es que algunos diseños grandes pueden requerir varias exposiciones y la unión posterior de los patrones. Este proceso, conocido como stitching, añade complejidad y puede limitar la productividad. También obliga a controlar con precisión la alineación entre las zonas expuestas para evitar defectos en el circuito final.
Las fotomáscaras de mayor formato pretenden recuperar un campo de exposición más amplio y reducir la necesidad de unir patrones en determinados diseños. Para los fabricantes, esto podría traducirse en más productividad por equipo y menores costes por chip, aunque el beneficio efectivo dependerá de los diseños, los procesos y la implantación industrial.
Conviene precisar que el formato de 12 pulgadas se refiere a la fotomáscara de mayor tamaño que estudia la industria, no a una nueva dimensión de las obleas de silicio. Las fábricas de semiconductores avanzados ya utilizan obleas de 300 milímetros, equivalentes aproximadamente a 12 pulgadas, pero se trata de componentes distintos con funciones diferentes.
Un cambio que exige adaptar toda la cadena de fabricación
El paso a fotomáscaras más grandes no consiste únicamente en fabricar una placa de mayor tamaño. La industria tendrá que adaptar los procesos de producción de máscaras, los sistemas de inspección y reparación, los mecanismos de transporte y manipulación y los propios equipos de litografía para trabajar con el nuevo formato.
La infraestructura actual se ha desarrollado durante décadas alrededor de fotomáscaras de unas 6 pulgadas. Por eso, una transición industrial requiere coordinación entre fabricantes de equipos, productores de máscaras y empresas que diseñan y fabrican chips. El calendario hasta 2031 y 2033 refleja precisamente que todavía hay trabajo por realizar antes de que la nueva solución pueda incorporarse a la producción avanzada.
TSMC y ASML aseguran que el cambio permitiría aumentar la productividad de las fábricas, reducir costes y aprovechar mejor las prestaciones de High-NA EUV. La iniciativa también ha despertado interés entre otros fabricantes y proveedores del sector, según el anuncio conjunto, aunque las empresas no detallaron una lista completa de participantes ni compromisos individuales.
El desarrollo de este formato se produce mientras los fabricantes preparan nuevas generaciones de procesadores para inteligencia artificial y otras cargas de trabajo exigentes. TSMC espera que, a medida que evolucionen las arquitecturas de transistores, aumente el número de capas que requieran litografía High-NA EUV. Esa evolución podría hacer más importante la eficiencia de cada exposición y el rendimiento de los equipos.
TSMC mantiene 2030 como objetivo para High-NA EUV
El calendario de las fotomáscaras de mayor formato es posterior al previsto por TSMC para introducir High-NA EUV en fabricación de alto volumen. La compañía taiwanesa indicó que pretende comenzar a utilizar la tecnología de ASML en nodos avanzados a partir de 2030, inicialmente con las fotomáscaras de 6 pulgadas que se emplean actualmente.
Esto significa que la nueva generación de máscaras no es un requisito para poner en marcha las primeras aplicaciones industriales de High-NA EUV. Su función será ampliar las posibilidades de la tecnología y mejorar la eficiencia en una etapa posterior, cuando los sistemas de mayor formato estén preparados.
La diferencia entre ambos hitos es relevante para entender el despliegue. El inicio de producción con High-NA EUV en 2030 es un objetivo de TSMC, mientras que la línea piloto de máscaras de mayor tamaño en 2031 y la preparación de sistemas para producción avanzada en 2033 forman parte de una hoja de desarrollo posterior. Ninguna de esas fechas garantiza por sí sola el rendimiento, el coste o el volumen de producción que alcanzará la tecnología.
Para ASML, el fabricante neerlandés de los sistemas de litografía EUV, el proyecto supone trabajar con TSMC y con el conjunto de proveedores del sector para eliminar una de las limitaciones que aparecen al aumentar la resolución. Para TSMC, el interés reside en disponer de herramientas que permitan fabricar diseños cada vez más complejos con una mejor relación entre productividad y coste.
La iniciativa no implica que las fotomáscaras de 12 pulgadas vayan a sustituir de inmediato a las actuales. Durante los próximos años, ambas tecnologías tendrán que convivir mientras se desarrolla y valida la nueva infraestructura. El resultado dependerá de que fabricantes de equipos, proveedores de máscaras y empresas de semiconductores consigan coordinar una transición que afecta a una parte amplia del proceso de fabricación.
Preguntas frecuentes
¿Qué son las fotomáscaras de 12 pulgadas?
Son máscaras de mayor formato que contienen los patrones utilizados para transferir circuitos a las obleas de silicio. La industria estudia su adopción para aprovechar mejor los sistemas de litografía High-NA EUV.
¿Por qué High-NA EUV necesita máscaras más grandes?
Las ópticas de alta apertura numérica reducen el campo que puede exponerse en una sola operación en una de las dimensiones. Una máscara mayor permitiría ampliar ese campo y reducir la necesidad de unir patrones mediante varias exposiciones en determinados diseños.
¿Cuándo estarán listas las nuevas fotomáscaras?
TSMC y ASML se han fijado como objetivo establecer una línea piloto en 2031. La preparación de sistemas de litografía de mayor formato para producción avanzada se sitúa en 2033.
¿Cuándo empezará TSMC a utilizar High-NA EUV?
TSMC prevé comenzar a utilizar esta tecnología en fabricación de alto volumen para nodos avanzados a partir de 2030, inicialmente con las fotomáscaras actuales de 6 pulgadas.
