Intel y ASML ya superaron un millón de obleas con High-NA EUV: así preparan la fabricación de los chips del futuro

La manufactura de silicio "pensante" es casi magia negra... así de avanzada es esa tecnología, pero cuando se trata de avanzar lo que está en la punta, el desarrollo de nuevos nodos de manufactura y tecnicas siempre nos sorprende aun más. Durante años hablamos de High-NA EUV como una de esas tecnologías que parecían pertenecer permanentemente al futuro de la fabricación de semiconductores: máquinas absurdamente grandes, óptica imposible de fabricar, precios de cientos de millones de dólares y promesas de imprimir transistores todavía más pequeños cuando el EUV convencional finalmente comenzara a quedarse corto.

Bueno, ese futuro ya está entrando a las fábricas, Intel Foundry y ASML anunciaron que sus sistemas High-NA EUV han procesado más de un millón de obleas, mientras la tecnología ya se utiliza en producción de alto volumen sobre capas seleccionadas de algunos Intel Core Ultra Serie 3, mejor conocidos como Panther Lake. Intel afirma además que overlay, throughput y disponibilidad de las máquinas están cumpliendo sus expectativas.

Aquí hay que hacer una aclaración importante porque el número es suficientemente grande como para prestarse a interpretaciones interesantes: no significa que Intel haya fabricado un millón de wafers de Panther Lake utilizando High-NA. Ese acumulado incluye certificación y pruebas de los equipos, investigación y desarrollo, además de las obleas relacionadas con producción real.

Aun con esa precisión, el cambio es importante, High-NA ya no es solamente una prueba bonita en un laboratorio de ASML.

¿Qué demonios cambia con High-NA?

La litografía EUV actual utiliza luz ultravioleta extrema de 13.5 nm para transferir los patrones que forman los chips sobre un wafer (oblea), High-NA utiliza la misma longitud de onda, pero cambia radicalmente el sistema óptico para aumentar la apertura numérica de 0.33 a 0.55. Dicho de una forma mucho menos elegante: permite enfocar mejor esa luz y fabricar detalles más pequeños. 

ASML asegura que su TWINSCAN EXE:5000 puede imprimir mediante una sola exposición características aproximadamente 1.7 veces menores que sus sistemas NXE, lo que teóricamente permite hasta 2.9 veces mayor densidad bidimensional.

Quizás la ventaja más interesante tampoco sea simplemente “hacer transistores más pequeños” donde en determinadas capas extremadamente complejas, High-NA puede reemplazar varias exposiciones y pasos de multi-patterning por una sola exposición. Menos pasos significan menos oportunidades para introducir errores, menor tiempo de ciclo y potencialmente mejores costos cuando la tecnología alcance suficiente madurez. ASML ha mostrado casos donde una exposición High-NA puede reemplazar tres o cuatro exposiciones Low-NA.

Ésa es eventualmente la razón económica para instalar monstruos como el EXE:5000 porque algún día (mas cercano que nunca) puede simplificar cómo fabricamos determinadas capas extremadamente complicadas.

Panther Lake ya tiene High-NA adentro... en algunas capas

Intel fue la primera compañía en instalar comercialmente un ASML TWINSCAN EXE:5000 durante 2024 en sus instalaciones de Oregon, y este año ASML confirmó otro paso bastante más importante: Intel calificó High-NA para determinadas capas de Intel 18A y comenzó a utilizar esas capas en producción de un subconjunto de procesadores Panther Lake.

Aunque mucho ojo, no todo Panther Lake se fabrica mediante High-NA, un procesador moderno requiere decenas de capas y diferentes procesos litográficos. Intel está utilizando la tecnología únicamente donde actualmente encuentra sentido hacerlo.

Lo interesante es que la compañía afirma que las capas Intel 18A procesadas con High-NA igualan o superan el rendimiento de capas equivalentes fabricadas mediante NXE EUV convencional de 0.33 NA, mientras ASML señaló en julio que los productos estaban saliendo con yields equivalentes a la plataforma NXE.

Una tecnología de fabricación sirve de poco si podemos demostrarla una vez pero después resulta demasiado lenta, inestable o cara para utilizarla todos los días, Intel y ASML están intentando demostrar precisamente que High-NA puede salir del laboratorio y sobrevivir a una fab.

Pero High-NA también creó un problema bastante incómodo

Y aquí empieza la parte divertida, aumentar la apertura numérica requirió que ASML utilizara una óptica anamórfica, con enormes espejos construidos específicamente para High-NA. Eso mejora la resolución, pero trae una consecuencia: el área máxima que puede exponerse de una sola vez es aproximadamente la mitad del campo utilizado por las actuales máquinas NXE. 

Si nuestro chip cabe dentro de ese medio campo, perfecto, si no cabe... hay que resolverlo y una opción es diseñar el chip teniendo ese límite presente desde el principio, algo que Intel denomina floor-planning. La otra es stitching: imprimir diferentes partes mediante exposiciones separadas y unirlas con suficiente precisión para que el resultado funcione como un único diseño, esto ultimo lo hemos visto de una forma u otra en las arquitecturas que utilizan Tiles y Chiplets.

EUV ACTUAL VS. HIGH-NA EUV

Característica	EUV NXE actual	High-NA EUV EXE
Apertura numérica	0.33 NA	0.55 NA
Plataforma ASML	NXE	EXE
Resolución aproximada	~13 nm	~8 nm
Reducción de características	Base	Hasta 1.7× menores
Densidad 2D teórica	Base	Hasta 2.9× superior
Campo de exposición	Campo completo convencional	Medio campo por exposición
Máscara actual	6 × 6 pulgadas	Compatible con 6 × 6 pulgadas
Chips grandes	Una exposición dependiendo del diseño	Puede requerir floor-planning o stitching
Formato futuro	6 pulgadas	Industria explora 6 × 12 / 12 pulgadas
Uso actual	Producción masiva madura	Producción seleccionada + adopción progresiva

Eso suena sencillo hasta recordar que estamos intentando unir estructuras medidas en nanómetros dentro de una máquina que fabrica chips con miles de millones de transistores.

Intel y ASML precisamente dedicaron parte de sus presentaciones en SPIE Photomask Technology + Extreme Ultraviolet Lithography a este half-field stitching, y Intel ya ofrece soluciones dentro de su PDK para que sus clientes puedan diseñar alrededor del problema.

La solución futura podría ser simplemente hacer máscaras más grandes

Echemos un vistazo a la historia, durante décadas la industria ha utilizado fotomáscaras aproximadamente cuadradas de 6 x 6 pulgadas. Son básicamente plantillas extremadamente precisas que contienen la información utilizada para imprimir cada capa del circuito, High-NA puede seguir funcionando con ese formato, y eso es precisamente lo que Intel está haciendo ahora, pero a largo plazo Intel, ASML y otros fabricantes están impulsando una transición hacia máscaras de mayor formato, descritas por Intel como 6 x 12 pulgadas, con la idea de recuperar área de exposición, mejorar productividad y reducir las restricciones asociadas al stitching.

Y esto tampoco parece ya un proyecto únicamente de Intel, TSMC y ASML anunciaron este mismo mes una iniciativa para desarrollar una plataforma de fotomáscaras de 12 pulgadas, con una línea piloto prevista alrededor de 2031 y preparación de sistemas para producción avanzada hacia 2033. Samsung también anunció que participará en esta transición.

Eso nos da una buena perspectiva de escala temporal dado que High-NA ya está fabricando partes de chips comerciales en 2026, pero desplegar completamente el ecosistema que permita utilizarlo de la forma más eficiente probablemente será un proceso de casi una década.

No solo es cambiar la maquina de litografía y listo... Hay que cambiar máscaras, inspección, materiales, software EDA, manejo automatizado dentro de las fábricas, PDKs y probablemente muchas otras cosas bastante menos fotogénicas que el enorme equipo de ASML, un trabajo titanico pero que se tendra que hacer eventualmente.

Intel necesitaba llegar temprano

Durante bastante tiempo Intel fue quien llegó tarde a EUV convencional mientras TSMC y Samsung avanzaban con esta tecnología. Con High-NA está intentando exactamente lo contrario: instalar primero las máquinas, aprender antes que los demás cómo operarlas y convertir esa experiencia en una capacidad que eventualmente pueda ofrecer también a clientes externos.

El EXE:5000 puede imprimir con resolución de aproximadamente 8 nm, frente a unos 13 nm de los sistemas NXE actuales, y ASML espera que esta plataforma participe progresivamente en varias generaciones futuras de lógica y memoria y los clientes que requieran dichas características lo van a aprovechar.

La litografía tradicional EUV seguirá evolucionando, y para muchas capas continuará siendo más económica. El verdadero juego será decidir dónde High-NA justifica su costo y complejidad porque elimina suficientes pasos o permite una densidad imposible de conseguir razonablemente mediante NXE y esa optimización probablemente cambie de nodo a nodo y de fabricante a fabricante. Por ahora, Intel tiene algo bastante más útil que una promesa: Panther Lake comercial demuestra que High-NA puede formar parte de un producto real y ASML ya pasó de medio millón de wafers procesados a principios de 2026 a más de un millón en septiembre.

El siguiente paso será conseguir que todo lo que existe alrededor de esa máquina sea capaz de mantener el ritmo y entre máscaras gigantes, chips con stitching, nuevos PDKs y fabs que tendrán que adaptarse durante la próxima década, probablemente se esté construyendo la manera en que buena parte de los CPUs y GPUs que terminaremos utilizando en los años treinta se fabricarán.