Công nghệ laser Big Aperture Thulium (BAT), được phát triển bởi Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL), Mỹ, đang thu hút sự chú ý với hiệu suất ấn tượng gấp 10 lần so với laser CO2. Hiện tại, laser CO2 đang được sử dụng trong các máy quang khắc siêu cực tím (EUV) của ASML, Hà Lan. Sự tiến bộ này mở ra triển vọng cho việc laser BAT có thể thay thế laser CO2 trong thời gian tới. Điều này đồng nghĩa với việc chúng ta có thể chứng kiến sự ra đời của thế hệ máy quang khắc mới vượt trội hơn EUV, qua đó đẩy nhanh quy trình sản xuất chip và tiết kiệm năng lượng một cách hiệu quả.
Máy quang khắc EUV đang tiêu tốn một lượng lớn điện năng. Cụ thể, hệ thống EUV Low-NA tiêu thụ 1.170 KW trong khi hệ thống EUV High-NA ngốn tới 1.400 KW. Một phần lớn năng lượng này được dùng để phát xung laser với hiệu suất cao. Quá trình này làm bay hơi các giọt thiếc ở nhiệt độ cao đến 500.000 độ C, tạo ra plasma phát ra ánh sáng có bước sóng 13,5 nanomet. Nhờ vào công nghệ này, việc chế tạo chip đạt độ phân giải ưu việt trở nên khả thi.
Laser BAT, sử dụng chất Thulium-doped Yttrium Lithium Fluoride (Tm:YLF), sở hữu khả năng phát ra laser với công suất cấp petawatt, mang đến sự cải thiện đáng kể về hiệu suất năng lượng cho các công cụ EUV hiện tại. Khác với laser CO2 hoạt động ở bước sóng khoảng 10 micron, laser BAT hoạt động ở bước sóng khoảng 2 micron. Điều này cho phép nó tối ưu hóa quá trình chuyển đổi từ plasma sang EUV khi tương tác với các giọt thiếc, mở ra những tiềm năng mới cho ngành công nghệ quang học.
Công nghệ laser BAT của Mỹ đang trên đà phát triển và hứa hẹn sẽ mang đến những cuộc cách mạng thú vị cho tương lai. Những tiến bộ trong lĩnh vực này không chỉ mở ra những khả năng mới mà còn tạo ra sự thay đổi lớn trong cách chúng ta tiếp cận và sử dụng công nghệ. Hãy cùng chờ đợi những điều kỳ diệu mà công nghệ này sẽ mang lại!
Theo thông tin từ nhà vật lý laser Brendan Reagan của LLNL, dự án này đã trải qua 5 năm nghiên cứu và mô phỏng. Những kết quả đạt được không chỉ đáp ứng mà còn vượt xa những kỳ vọng ban đầu. Reagan nhận định rằng công trình này có khả năng tạo ra những ảnh hưởng sâu rộng đến cộng đồng quang khắc EUV. Tuy nhiên, thời điểm ứng dụng công nghệ laser BAT vẫn chưa được công bố.
Các cỗ máy EUV dự kiến sẽ tiêu thụ khoảng 54.000 GW điện mỗi năm vào năm 2030, con số này cao hơn tổng mức tiêu thụ năng lượng của Singapore và Hy Lạp. Để ứng phó với khủng hoảng năng lượng có thể xảy ra trong tương lai, những công nghệ tiên tiến như laser BAT đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng. Sự phát triển này không chỉ hứa hẹn giải quyết vấn đề năng lượng mà còn mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp công nghệ.
Công nghệ laser BAT được phát triển bởi LLNL đang mở ra nhiều tiềm năng trong lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng. Hệ thống laser này không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn thúc đẩy những bước tiến mới trong các thí nghiệm năng lượng và vật lý plasma. Sự kết hợp độc đáo giữa sức mạnh và độ chính xác của công nghệ laser BAT hứa hẹn sẽ đóng góp quan trọng vào các dự án nghiên cứu trong tương lai, cung cấp cái nhìn sâu sắc về khía cạnh của vật chất và năng lượng. Điều này không chỉ nâng cao khả năng nghiên cứu mà còn mở ra những cơ hội mới trong việc cải thiện hiệu suất năng lượng.
ASML hiện đang độc quyền trong lĩnh vực sản xuất máy EUV hiệu suất cao. Nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh, Mỹ đã đầu tư gần 1 tỷ USD để xây dựng trung tâm nghiên cứu và phát triển mang tên EUV Accelerator. Trung tâm này tọa lạc tại Albany NanoTech Complex, New York, và là cơ sở đầu tiên trong chương trình CHIPS for America, một phần trong nỗ lực khôi phục sản xuất bán dẫn tại Mỹ theo đạo luật CHIPS và Khoa học được ban hành dưới thời Tổng thống Joe Biden vào năm 2022.
