L’avenir de l’industrie des semi-conducteurs dépend étroitement de la capacité à graver des transistors de plus en plus petits sur des wafers de silicium. Sur ce terrain, ASML, l’entreprise néerlandaise qui domine le marché de la lithographie, continue de franchir des étapes importantes avec son système TWINSCAN EXE:5200B, la deuxième génération de systèmes de lithographie EUV à haute ouverture numérique (High-NA, 0,55 NA).

Ce nouveau scanner représente une avancée par rapport aux systèmes EUV classiques (0,33 NA) et promet des densités de transistors jusqu’à 2,9 fois supérieures, en réduisant la complexité des processus de fabrication et en augmentant le rendement des usines.

Qu’est-ce que la lithographie EUV High-NA ?

La lithographie constitue le cœur du processus de fabrication des microprocesseurs : elle consiste à projeter de la lumière sur une plaquette de silicium recouverte d’un matériau sensible à la lumière pour imprimer des motifs à l’échelle nanométrique.

• Les systèmes EUV actuels fonctionnent avec une lumière de 13,5 nm de longueur d’onde et une ouverture numérique (NA) de 0,33.
• Avec High-NA (0,55), les ingénieurs parviennent à obtenir un meilleur contraste d’image et une résolution allant jusqu’à 8 nm, permettant d’imprimer des caractéristiques 1,7 fois plus petites en une seule exposition.

Le EXE:5200B combine cette précision avec des améliorations dans la source de lumière EUV — basée sur des plasmas générés en vaporisant des gouttelettes d’étain avec des lasers — ainsi que des optiques avancées développées en collaboration avec ZEISS SMT, optimisées pour réduire les aberrations.

Pourquoi cela importe : densité et productivité

Le nouveau système d’ASML offre :

• 40 % d’augmentation du contraste d’image par rapport aux équipements NXE actuels.
• Une résolution de 8 nm, essentielle pour les futurs nodes de 14A et au-delà.
• Une productivité supérieure, grâce à la possibilité d’exposer des wafers plus rapidement avec une source EUV plus puissante.

Cela se traduit par davantage de chips par wafer, une réduction de la complexité des processus et un rendement accru en production de masse.

De la théorie à la fabrication

L’histoire de l’EUV est longue : depuis les premiers prototypes dans les années 80 et 90 jusqu’au lancement du NXE:3300 en 2013. La véritable impulsion est arrivée en 2016, lorsque cette technologie a commencé à être adoptée à grande échelle.

Le passage au High-NA constitue désormais une seconde révolution. Le premier système EXE a été livré en décembre 2023, et la production en volume est attendue pour 2025–2026.

Le coût du futur : un investissement de plusieurs milliards

Ce progrès ne va pas sans controverse. Le EXE:5200B coûte environ 380 millions de dollars par unité, contre 235 millions pour les équipements EUV classiques. Cette hausse des coûts explique que des fabricants comme Intel ont déjà averti que leurs futurs nodes (14A) seront plus chers que les actuels (18A), malgré des gains importants en efficacité et densité.

Le défi est double : justifier l’investissement pour les clients de la fonderie et démontrer que la productivité compensera ces coûts initiaux.

La vision d’ASML : un partenariat indissociable entre matériel et logiciel

Bien que beaucoup perçoivent ASML comme une entreprise essentiellement matérielle, elle insiste sur le fait que ses systèmes sont un mélange d’optique, de mécatronique de précision et de logiciel avancé.

• Le hardware représente le “Batman”, responsable de la partie physique.
• Le logiciel est le “Robin”, indispensable pour corriger les imperfections, gérer les aberrations et permettre aux machines d’atteindre leurs limites physiques.

Sans ces innovations conjuguées, il serait impossible de fabriquer des chips contenant des milliards de transistors sur une seule plaquette de la taille d’une poignée.

Impact stratégique et mondial

L’arrivée de la High-NA ne se limite pas à une avancée technologique : c’est un mouvement stratégique pour répartir le pouvoir dans l’industrie.

• Pour Intel, c’est la clé pour son node 14A et sa stratégie de fonderie (IFS).
• Pour TSMC et Samsung, cela implique de décider s’ils adopteront rapidement la High-NA ou continueront à exploiter EUV conventionnel afin de réduire leurs coûts.
• Pour l’Europe, le succès d’ASML est crucial : c’est la seule région à maîtriser cette technologie critique, dans un contexte de tensions géopolitiques et de souveraineté numérique.

Questions fréquentes (FAQ) sur l’EUV High-NA et le EXE:5200B

Quelle différence y a-t-il entre EUV conventionnel et EUV High-NA ?
L’EUV classique (0,33 NA) permet des résolutions allant jusqu’à 13 nm. Le High-NA (0,55 NA) améliore le contraste et offre des résolutions de 8 nm, avec des densités jusqu’à 2,9 fois supérieures.

Pourquoi un scanner EXE:5200B est-il si coûteux ?
Parce qu’il intègre des optiques ZEISS de précision atomique, des sources EUV basées sur des lasers haute puissance et des systèmes mécaniques capables de déplacer des wafers à des vitesses extrêmes avec une précision nanométrique. Chaque unité coûte environ 380 millions de dollars.

Quels fabricants utiliseront l’EUV High-NA ?
Intel a déjà confirmé son utilisation pour le node 14A. TSMC et Samsung évaluent encore si elles adopteront rapidement cette technologie ou attendront.

Quand sera-t-il disponible en production de masse ?
Les premiers systèmes EXE ont été livrés dès 2023, et il est prévu qu’ils entrent en production en volume entre 2025 et 2026.