レチクルサイズとは 露光装置が1回で写せる範囲、1個のチップの大きさの上限を決める
レチクルサイズは、露光装置が1回で写せる範囲の大きさで、チップの面積の上限になります。ASMLの次の世代のHigh-NA EUV装置では、この範囲の片方の辺が33ミリから16.5ミリと半分になります。
- レチクルは、露光装置に載せる回路の原版です。装置は原版の模様を4分の1に縮めてウエハーに写します。
- 今のEUVなどの装置が1回で写せる範囲は26×33ミリ、約858平方ミリです(計算)。
- High-NA EUVは、片方の向きだけ8分の1に縮める光学系のため、範囲が26×16.5ミリになります。
- TSMCは、範囲の5.5倍の大きさのパッケージ(CoWoS)を作っており、2028年に14倍を量産する計画です。
半導体の回路は、レチクル(フォトマスク)と呼ぶ原版の模様を、光でウエハーに縮めて写して作ります。露光装置が1回の露光で写せる範囲には上限があり、その大きさをレチクルサイズ、またはレチクルの限界と呼びます。1枚のチップをこれより大きく作ることは、普通の方法ではできません。AI向けのGPUの大きさを考えるとき、まず効いてくる数字です。
26×33ミリの枠
原版の大きさは6インチ角です。ASMLの説明では、EUVの装置は原版の模様を4分の1に縮めて写します。こうして1回に写せる範囲は、ウエハーの上で横26ミリ、縦33ミリです。面積は約858平方ミリです(計算)。チップとチップの間には切り分けるための余白が要るため、1個のチップに使える面積はこれより少し小さくなります。
エヌビディアのGPU「GH100」のダイは814平方ミリで、この上限のすぐ近くにあります。次のBlackwellは、上限の大きさのダイを2枚並べ、つないで1つのGPUにしました。
High-NAで枠が半分に
ASMLとドイツのカール・ツァイスが2017年6月15日に米国の会議で示した資料によると、次の世代のHigh-NA EUV(開口数0.55)は、縦と横で縮める割合が違う「アナモルフィック」という光学系を使います。横は今と同じ4分の1、縦は8分の1に縮めます。光が原版に当たる角度を抑えるためです。
原版の大きさが同じなら、縦を8分の1に縮める分、写せる範囲は縦が半分になり、26×16.5ミリの「ハーフフィールド」になります。面積は約429平方ミリです(計算)。会社は、ハーフフィールドでは1枚のウエハーに写す回数が2倍になるため、台をより速く動かして生産性を保つ設計にしたと説明しています。今の装置の解像度は13ナノメートル、High-NAは8ナノメートルです。
| 装置 | 縮める割合(横/縦) | 範囲 | 面積 |
|---|---|---|---|
| 今のEUV(NA0.33) | 4分の1/4分の1 | 26×33ミリ | 約858平方ミリ(計算) |
| High-NA EUV(NA0.55) | 4分の1/8分の1 | 26×16.5ミリ | 約429平方ミリ(計算) |
このため、High-NAで今の上限に近い大きなチップを作るには、2回に分けて写してつなぐか、チップを2つに分ける必要があります。
枠を超えるパッケージ
1枚のチップの大きさに上限があるため、複数のチップを1つのパッケージに並べて、大きな製品を作る方法が広がっています。TSMCは、GPUとHBMを並べて載せる「CoWoS」の大きさを、露光の範囲の何倍かで表しています。2026年4月23日の技術説明会では、範囲の5.5倍のCoWoSを今作っており、2028年に14倍の量産を始める計画を示しました。14倍では、大きな計算のチップを約10個、HBMを20個まとめられるとしています。2029年には、ウエハー全体を使う「SoW-X」で40倍の大きさを計画しています。
| 技術 | 大きさ | 時期 |
|---|---|---|
| CoWoS | 5.5倍 | 生産中 |
| CoWoS | 14倍 | 2028年に量産 |
| SoW-X | 40倍 | 2029年 |
関連する用語
- ダイサイズ:1個のチップの面積。レチクルサイズが上限になる。
- EUV露光:波長13.5ナノメートルの光で回路を写す技術。
- CoWoS:TSMCの先端のパッケージ。複数のチップとHBMを1つにまとめる。
TSMCは、2nmの次の世代のA14を2028年、A13を2029年に量産する計画です。
この記事は公開資料をもとに作成しています。売買をすすめるものではありません。誤りを見つけたら訂正します(編集方針)。
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