Inuti maskinen som räddade Moores lag

Det holländska företaget ASML spenderade 9 miljarder dollar och 17 år på att utveckla ett sätt att fortsätta göra tätare datorchips.

Den övre modulen i ASML:s nästa generations EUV-maskin byggdes av ett 17-tons stycke fräst aluminium. Christopher Payne

förbi

• Clive Thompson arkivsida

27 oktober 2021

Patrick Whelan kikar igenom fronten på sin kaninkostym för att se hur det går.

Framför honom finns en glänsande glasbit, ungefär lika stor som en brödrost, som är utskuren med så många utskurna sektioner för att minska sin vikt att den ser ut som en främmande totem. Whelans team limmar fast den på en stor aluminiumbit i soffbordsstorlek. Både metall och glas är kusligt släta, efter att ha polerats i veckor för att ta bort små defekter. Under de kommande 24 timmarna, när limet stelnar, kommer arbetare neurotiskt att övervaka positionen för glaset och metallen för att se till att de smälter ihop precis så.

Dessa kommer att placeras ihop till mikrons precision, berättar Whelan och gestikulerar mot apparaten.

En närliggande tekniker oroar sig för att han är för nära och skriker: Backa upp!

Jag rör inte! Jag rör inte! säger Whelan och skrattar.

Precision är allvarliga saker här. Jag är i Wilton, Connecticut, i ett renrum hos det holländska företaget ASML, som tillverkar världens mest sofistikerade maskin för litografi – en avgörande process som används för att skapa transistorer, ledningar och andra viktiga komponenter i mikrochips. Det är en eftertraktad enhet, med modeller som kostar så mycket som 180 miljoner dollar, som används för att göra mikrochipfunktioner så små som 13 nanometer vid ett snabbt klipp. Den precisionsnivån är avgörande om du är Intel eller TSMC och vill tillverka världens snabbaste banbrytande datorprocessorer. Den slutliga maskinen, monterad vid ASML:s huvudkontor i Nederländerna, är storleken på en liten buss och fylld med 100 000 små, koordinerade mekanismer, inklusive ett system som genererar en specifik våglängd av högenergetiskt ultraviolett ljus genom att spränga smälta tenndroppar med en laser 50 000 gånger i sekunden. Det krävs fyra 747:or för att skicka en till en kund.

Det är en mycket svår teknik – när det gäller komplexitet är den förmodligen i kategorin Manhattan Project, säger Sam Sivakumar, Intels litografichef.

Här i Wilton är glas- och metallmodulen som Whelan och hans team bygger särskilt kritisk. Det kommer att bära mönstren som behövs för att göra ett mikrochip, och det kommer att susa fram och tillbaka medan maskinen spränger det med extremt ultraviolett (EUV) ljus, och lyser upp olika delar av chipmönstret. Ljuset studsar sedan ner till en skiva av kisel i storleken på en tallrik och bränner mönstret på plats.

Whelan går fram till en videomonitor som visar en av dessa glasmetallföremål som glider fram och tillbaka medan den testas. Den väger 30 kilo, men den rör sig i en oskärpa.

Det här accelererar snabbare än ett stridsflygplan, säger Whelan, hans kortklippta skägg och glasögon skyms av hans utrustning. Om det är något som är löst flyger det isär. Dessutom, säger han, måste apparaten stanna på en plats som är lika stor som en nanometer – så du har en av de snabbaste sakerna på jorden som lägger sig på i stort sett den minsta punkten av någonting.

Denna glasklämma (svart rektangel, övre mitten) används för att hålla masker som innehåller chipmönster som ska överföras till en wafer.

CHRISTOPHER PAYNE

En närmare bild av glasklämman som används för att hålla masker.

CHRISTOPHER PAYNE

Denna kombination av hastighet och noggrannhet är nyckeln till att hålla jämna steg med Moores lag – observationen att antalet transistorer som är instoppade i ett mikrochip fördubblas ungefär vartannat år när komponenterna blir allt mindre, vilket gör chipsen billigare och kraftfullare. Ju tätare du packar transistorer, desto snabbare kan elektriska signaler glida runt chippet. Sedan 60-talet har chiptillverkarna krympt komponenterna genom att byta, varje decennium eller så, till en ny form av ljus med en mindre våglängd. Men i slutet av 90-talet var tillverkarna fast vid 193 nanometer ljus - och de diskuterade livligt vad de skulle göra härnäst. Situationen blev mer och mer svår. Chiptillverkare var tvungna att använda allt mer komplexa konstruktioner och tekniker för att hålla Moores lag igång, men de lyckades få ut ytterligare två decennier av ökande prestanda.

Sedan, 2017, presenterade ASML sin produktionsklara EUV-maskin, som använder ljus med en våglängd på bara 13,5 nanometer. Med en så kort våglängd kunde chiptillverkare packa transistorer tätare än någonsin tidigare. CPU:er kan bryta siffror snabbare, använda mindre ström eller bara bli mindre. De första generationerna av chips med små EUV-funktioner är redan igång för stora företag som Google och Amazon, förbättrar språköversättning, sökmotorresultat, fotoigenkänning och till och med AI som, som GPT-3, pratar och skriver med en kuslig människa kvalitet. EUV-revolutionen når också vardagliga konsumenter, eftersom ASML:s maskiner används för att tillverka chips för produkter inklusive vissa Apple-smartphones och Mac-datorer, AMD-processorer och Samsungs Note10+-telefon. I takt med att EUV-maskiner blir vanligare kommer det att öka prestandan och minska strömkraven på allt fler vardagliga enheter. EUV-teknik möjliggör också enklare design, vilket gör att chiptillverkarna kan röra sig snabbare och producera fler chips per wafer, vilket resulterar i kostnadsbesparingar som kan föras vidare till konsumenterna.

Framgången för EUV-litografi var långt ifrån garanterad. Ljuset är så djävulskt svårt att manipulera att experter i flera år förutspådde att ASML aldrig skulle komma på det. Faktum är att ASML:s rivaler, Canon och Nikon, båda gav upp att försöka för flera år sedan. Så ASML har nu ett hörn på marknaden: om du vill skapa de mest avancerade processorerna behöver du en av dess maskiner. ASML gör bara 55 av dem om året, och de säljer snabbt till branschens chipjättar; för närvarande är över 100 installerade.

Moores lag håller på att falla isär, och utan den här maskinen är den borta, säger Wayne Lam, forskningschef på CCS Insight. Du kan egentligen inte göra några ledande processorer utan EUV.

Det är extremt sällsynt att ett enskilt företag har monopol på en så viktig del av mikrochipsproduktionen. Ännu mer häpnadsväckande är det rena arbetsmomentet: det tog ASML 9 miljarder dollar i FoU och 17 år av forskning, en oavbruten vandring av experiment, justeringar och aha-genombrott. EUV är nu här – det fungerar. Men ansträngningen och tiden det tog att få det att hända – och dess sena inträde på scenen – väcker några oundvikliga frågor. Hur länge kommer EUV att kunna hålla Moores lag igång? Och vad kommer att hända härnäst?

ASML använder denna orange robot, byggd av KUKA Robotics, för att flytta tunga bitar av EUV-maskiner runt renrumsgolvet.

CHRISTOPHER PAYNE

När Jos Benschop anslöt sig till ASML 1997, hade han kommit efter en lång period med Phillips och landade smack dab i en chipindustri orolig för sin framtid. Under årtionden hade ingenjörer inom spåntillverkning bemästrat konsten att litografi. Konceptet är enkelt. Du designar komponenterna i ett chip – dess ledningar och halvledare – och etsar dem sedan till en serie masker, ungefär som du gör en stencil för att sätta ett mönster på en T-shirt. Sedan lägger du varje mask över en silikonwafer och skiner ljus genom den (ungefär motsvarande att spraya färg över stencilen). Ljuset härdar resisten, ett kemiskt skikt på ytan av skivan; sedan etsar andra kemikalier in mönstret i kislet. På 60-talet använde chiptillverkare synligt ljus för denna process, med en våglängd så liten som 400 nanometer. Sedan gick de över till ultraviolett ljus, vid 248 nm, och minskade det gradvis till 193 nm - det som ofta kallas djup UV. Varje byte köpte dem flera års förlängning av Moores lag.

Men i slutet av 90-talet hade de fokuserat djup UV så snävt som de kunde, och de var inte säkra på hur de skulle bli mindre. Det verkade som att det behövdes en ny ljuskälla. ASML var vid den tiden ett litet företag med 300 personer som framgångsrikt hade sålt sina djup-UV-litografiverktyg. Men för att förbli relevanta, insåg de, skulle de behöva göra lite seriös forskning och utveckling.

Benschop – en lång, kantig chef med ett sprudlande men snett sätt – anställdes som den första forskningsanställde. Han började gå på stora konferenser, som hölls två gånger om året, där djupa tänkare från stora chipfirmor och statliga myndigheter skulle stryka sig över hakan och bråka om vilken form av ljus som skulle användas härnäst.

Vad skulle bli nästa barn på kvarteret? var hur Benschop uttryckte det när vi pratade på Zoom i somras. Experterna funderade över flera alternativ, som alla hade enorma problem. En idé var att använda en spray av joner för att rita mönster på chips; det skulle fungera, men ingen kunde ta reda på hur man gör det snabbt i stor skala. Detsamma gällde att skjuta elektronstrålar. Vissa förespråkade för att använda röntgenstrålar, som har en liten våglängd, men de hade sina egna utmaningar. Den slutliga idén var extrem ultraviolett, med en våglängd som kan gå så lågt som 13,5 nanometer - ganska nära röntgenstrålar. Det såg bra ut.

Problemet var att EUV skulle kräva en helt ny form av litografimaskin. De befintliga använde traditionella glaslinser för att fokusera ljus på wafern. Men EUV-ljus absorberas av glas; den stannar död. Om du ville fokusera det, måste du utveckla böjda speglar som de som används i rymdteleskop. Än värre är att EUV till och med absorberas av luft, så du måste göra insidan av din maskin till ett perfekt förseglat vakuum. Och du måste generera EUV-ljus på ett tillförlitligt sätt; ingen var säker på hur man gjorde det.

Intel hade mixtrat med idén, liksom det amerikanska energidepartementet. Men det här var mest labbexperiment. För att skapa en livskraftig spåntillverkningslitografimaskin måste du utveckla pålitliga tekniker som kan fungera snabbt och producera spån i bulk.

Efter tre års grubblande beslutade ASML år 2000 att spela på företaget och försöka bemästra EUV. De var ett litet företag, men om de kunde klara av det skulle de bli en jätte.

Det fanns så många tekniska problem att lösa det, som Benschop minns, hade vi inte momentum att göra det själva. Så ASML:s chefer började ringa upp de företag som hade tillverkat komponenter till sina befintliga maskiner. Ett samtal gick till Zeiss, det tyska optikföretaget som i flera år tillverkat glaslinser åt ASML.

Zeiss ingenjörer hade erfarenhet av EUV – inklusive att tillverka extremt exakta linser och speglar för röntgenteleskop. Tricket var att belägga EUV-speglarnas yta med omväxlande lager av kisel och molybden, vart och ett bara några nanometer tjockt. Tillsammans producerar de ett mönster som reflekterar tillbaka så mycket som 70 % av EUV-ljuset som träffar det.

Problemet låg i hur man polerade dem. Maskinen skulle sluta behöva 11 speglar för att studsa EUV-ljuset runt och fokusera det på chippet, ungefär som 11 pingisspelare som studsar en boll från den ena till den andra mot ett mål. Eftersom målet var att etsa chipkomponenter mätt i nanometer, var varje spegel tvungen att vara förbluffande slät. Den minsta bristen skulle leda EUV-fotoner vilse.

VÄNSTER: Denna polerade optik är en del av en energisensor som hjälper till att kontrollera ljusintensiteten inuti litografimaskiner. HÖGER: En närmare titt på en polerenhet. Glasbitarna som visas här är inställda i vinklar för att uppnå rätt avfasning.

Dessa polerenheter används för att jämna till komponenter som går in i ASML:s EUV-maskin.

Några få optik som den som visas uppe till vänster är mekaniskt polerade. En komponent kan tillbringa många veckor i en flerstegspoleringsprocess, där tekniker kontrollerar jämnheten ner till nanometerprecision.

CHRISTOPHER PAYNE

För att ge en känsla av skala, om du tog spegeln i ditt badrum och sprängde upp den till Tysklands storlek, skulle den ha cirka fem meter höga gupp. Sprängd till samma storlek skulle den smidigaste EUV-spegeln som Zeiss ingenjörer hittills hade tillverkat – för rymdteleskop – ha stötar på bara två centimeter höga. Dessa speglar för ASML skulle behöva vara storleksordningar jämnare: om de var lika stora som Tyskland skulle deras största brister kunna vara mindre än en millimeter höga. Det här är verkligen de mest exakta speglarna i världen, säger Peter Kürz, som är ansvarig för utvecklingen av nästa generations EUV-optik hos Zeiss.

En stor del av Zeiss arbete skulle vara att inspektera speglarna för att leta efter brister och sedan använda en jonstråle för att slå av enskilda molekyler och gradvis jämna ut ytan under månader och månader av arbete.

Medan Zeiss utvecklade speglarna arbetade Benschop och andra ASML-leverantörer på sin andra stora utmaning: hur man skapar en ljuskälla som skulle producera ett jämnt flöde av EUV.

Det skulle förfölja dem i flera år.

För att generera EUV måste du skapa ett plasma, en petig fas av materia som bara existerar vid extremt höga temperaturer. Efter tidiga experiment med att zappa litium med laserpulser för att producera EUV-ljus, bytte de till tenn, vilket gav större skurar.

Relaterad berättelse

Vi är inte förberedda på slutet av Moores lag

Det har underblåst välstånd under de senaste 50 åren. Men nu är slutet i sikte.

I början av 2000-talet, i samarbete med San Diego-företaget Cymer och det tyska laserföretaget Trumpf, hade ASML byggt något av en Rube Goldberg-anordning. Det finns ett uppvärmt kärl som håller tenn i flytande tillstånd. Det matas in i ett munstycke som skjuter en droppe smält tenn – en tredjedel av diametern på ett människohår, säger Danny Brown, företagets australiensiska vice vd för teknisk utveckling – ut i den nedre delen av maskinen, kamerasystem spårar dess framsteg. När den når mitten av den ljusproducerande kammaren träffar en laserpuls tenndroppen. Immolerad i en explosion som når en temperatur på cirka 500 000 K, producerar tennet en plasma som lyser med EUV-ljus. Mekanismen upprepar denna process, skjuter och förstör tenndroppar, 50 000 gånger i sekunden.

Det är inte okomplicerat, låt oss uttrycka det så, säger Brown torrt.

Även om de nu kunde generera EUV-ljus upptäckte Brown och hans team snabbt nya problem. Joner från tennexplosionerna skulle täppa till optiken. För att städa upp saker, insåg de, kunde de pumpa in väte i ljuskammaren, där det skulle reagera med tennjonerna och hjälpa till att ösa bort dem.

Men de hamnade snabbt efter schemat. Benschop hade från början förutspått att de skulle ha EUV-maskiner i volym till 2006. I verkligheten hade de vid det året bara tillverkat två prototyper. Prototyperna fungerade, etsade mönster finare än någon litografimaskin i historien. Men de var sjukt långsamma. Ljuskällan var fortfarande för mager. I litografi spelar varje foton roll; ju tjockare du kan generera dem, desto snabbare kan du placera ett mönster på silikon.

Under tiden växte maskinen till otroligt komplexa dimensioner. Den innehöll robotarmar som rörde wafers, motorer som accelererade hårkorset – den där stora glasbiten som håller mönstret – till 32 gånger jordens gravitation och hela 100 000 delar, 3 000 kablar, 40 000 bultar och två kilometers slang. Ännu värre, allt var sammankopplat: få en del att fungera, och det skulle skapa ett problem någon annanstans. Det visade sig till exempel att värme från EUV-ljuset mikroskopiskt förändrade speglarnas dimensioner. Det tvingade Zeiss och ASML att utveckla sensorer som skulle upptäcka alla förändringar, vilket utlöste programvara som skulle ändra speglarnas positioner med precisionsställdon.

När vi åtgärdade ett problem gick vi vidare till nästa, säger Benschop. Varje berg du besteg såg du nästa berg som var ännu högre.

Många observatörer inom mikrochipsindustrin, som såg ASML hamna efter schemat gång på gång, trodde att de skulle misslyckas.

Dessa turbomolekylära pumpar tar bort luft och andra gaser för att skapa ett vakuum inuti EUV-maskinen – avgörande eftersom EUV-ljus absorberas av luft. Pumparna snurrar med 30 000 rpm och slår ut enskilda gasmolekyler, en efter en.

CHRISTOPHER PAYNE

Nittiofem procent av de smarta pengarna trodde att det inte fanns något sätt att EUV någonsin skulle fungera, säger C.J. Muse, en halvledarindustrianalytiker med Evercore.

Samtidigt som ASML höll på med EUV, utförde de och resten av branschen allt mer utarbetade knep för att utöka prestandan för djupt UV-ljus så mycket som möjligt, för att packa fler transistorer på chips. En teknik, kallad nedsänkning, involverade att lägga ett lager vatten över chipet, vilket bröt inkommande ljus och gjorde att det kunde fokuseras i ett tätare mönster.

Litografiingenjörer utvecklade också en teknik för att mönstra och skära bort ett spånlager flera gånger - det som kallas multipelmönster - för att producera finare detaljer. Tillsammans pressade dessa tillvägagångssätt ned chipkomponenter till 20 nanometer.

Men dessa udda innovationer gjorde också processen att tillverka chip mycket mer komplex. Nedsänkning krävde att hantera närvaron av vatten i den känsliga litografiprocessen, ingen lätt uppgift. Och chipdesigners tyckte att det var betungande att ändra sina mönster för att fungera med flera mönster. Djup UV höll på att ta slut – och alla visste det.

I mitten av 2010-talet började det dock verka som om EUV äntligen kunde komma till undsättning. Brown och hans team hade dykt in i den vetenskapliga litteraturen och letat efter sätt att få ut mer av varje plåtdroppe. Som en före detta universitetsforskare som studerade plasmafysik var han känd inom ASML för att ta upp spetsiga vetenskapliga frågor; CTOn gav honom skämtsamt en plakett med orden Scientifically Accurate But Practically Useless.

Den här gången lönade det sig dock att blötlägga den vetenskapliga litteraturen. Det föreslog konceptet att slå varje tenndroppe med lasern två gånger. En första sprängning skulle platta ut droppen till en pannkakaform, vilket gjorde det möjligt för en andra sprängning - miljondelar av en sekund senare - att producera mycket mer EUV. Browns team utarbetade ett sätt att göra detta i stor skala.

Andra upptäckter kom av en lycklig slump. Eftersom deras förmåga att immolera tenn förbättrades, producerade processen mer skräp än vad vätet kunde rensa upp. Spegelprestanda var förnedrande. Så en dag lade de märke till något roligt: ​​speglarna försämrades inte lika snabbt efter att maskinen hade öppnats för underhåll. Det visade sig att syre i luften som kom in hjälpte till att vända föroreningen. ASML byggde in enstaka tillsatser av små mängder syre i designen.

I mitten av 2017 hade företaget äntligen en fungerande demo som etsade chips i en branschvänlig takt – 125 wafers per timme. Från sitt kontor i San Diego tittade Brown på demon i Nederländerna. Han var upprymd; han hade bytt om till en hawaiiansk skjorta och förkunnat att han äntligen skulle kunna åka på semester.

Den här saken var som zzzt zzzt zzzt zzzt , minns han och efterliknar hastigheten hos riktmedlet som drar runt, och robotarmen som glider in i en ny wafer ungefär var 30:e sekund. Det var den sista dominon som i princip sa, 'Ja, EUV-litografi kommer att hända.'

Det året började ASML äntligen skicka ut maskiner som skulle revolutionera spåntillverkningen. När marknaden väl insåg att ASML hade monopol på de banbrytande verktygen började dess aktie skjuta i höjden och nådde 549 $ och gjorde företagets börsvärde nästan lika stort som Intels.

Om du är en växel som jag, är maskinen verkligen underbar att se -ett underverk av ingenjörskonst. När jag besökte Wilton gick de med mig för att se ett massivt block av fräst aluminium som utgör den övre delen av enheten. Den är åtta fot lång, sex fot bred och två fot tjock. Den glänser som chassit på ett rymdskepp, den håller glaskorset och har även monterade enorma, tunnformade molekylära pumpar. Varje pump innehåller små blad som snurrar med 30 000 rpm och suger ut alla gaser ur maskinen för att skapa ett vakuum inuti. De slår faktiskt gasens molekyler ur vägen, en i taget, berättade Whelan för mig.

Man skulle kunna hävda att ASML:s främsta framgång inte har varit så mycket i att tillverka maskiner som att mäta dem. När jag drog av mig kaninkostymen besökte jag maskinverkstaden, där enorma glasbitar hölls på att ristas till hårkorset. Efter att varje glasbit har malts placeras den på maskiner som gradvis jämnar ut den i hundratals timmar under flera veckor. Som maskinverkstadschef Guido Capolino berättade för mig, mäter de glaset hela tiden för att se hur många defekter som tas bort, till att börja med grova mikron. Han gestikulerade mot en polermaskin bakom oss, där glasbitar sakta snurrade ovanpå en slurry av våt polerblandning.

Denna experimentella uppsättning för bordsskivor på ASML:s San Diego-fabrik används för att testa droppgeneratoraggregat - en del av EUV-maskinens ljuskälla.

Speglarna inuti litografimaskinen kan samla plåtskräp från EUV-ljuskällan. Efter att speglarna har rengjorts och polerats används denna maskin för att undersöka dem.

CHRISTOPHER PAYNE

Vi är nere på ångström och nanometer för variationen här, sa han. Att använda glas i hårkorset är avgörande; den deformeras inte under värme lika mycket som metall. Men det är djävulskt svårt att skapa - ännu ett problem som ingenjörerna var tvungna att sakta lösa.

ASML:s framgångar med EUV har vunnit företaget djup respekt inom mikrochipsindustrin. Chris Mack, en fyra decenniumsveteran inom spånlitografi, är för närvarande teknisk chef för Fractilia, ett företag som tillverkar mjukvara för spåntillverkning. Han säger att anledningen till att ASML och dess partners lyckades – där andra aldrig ens vågade prova – är ren, envis uthållighet.

De skalade löken, berättade han. De går, Åh, nu har jag nästa lager. Och så drar de det lagret. Och då vet ingen riktigt om det är ruttet i kärnan eller om det kommer att bli bra. De bara fortsätter att skala det. Och till deras förtjänst gav de aldrig upp.

Nu när de har förmågan att fortsätta tillverka mindre och mindre komponenter , kan stora företag som Intel och TSMC och Samsung bygga allt snabbare och mer energibesparande chips.

Våra designers kan andas ut, säger Intels Sam Sivakumar. Moores lag lever.

När fler EUV-maskiner kommer online och deras kostnad amorteras, kommer tekniken att sippra ner till ett ökande antal vardagliga enheter. Den enda plats som inte kommer att dra nytta av EUV-revolutionen – åtminstone på kort sikt – är Kina.

En EUV-ljuskälla sitter i en testfack i ett ASML-renrum.

Orolig för att Kina utgör ett tekniskt hot, pressade både Trump- och Biden-administrationerna framgångsrikt Nederländerna att förhindra ASML från att sälja EUV-maskiner till kunder där.

Kan Kina helt enkelt tillverka sina egna EUV-enheter? Vissa branschobservatörer misstänker att det inte kan. ASML:s framgång med EUV krävde enormt samarbete med företag baserade överallt från Tyskland och USA till Japan (vilket gör kemikalier kritiska till de litografiska maskerna). Kina, som är relativt isolerat, har små chanser på egen hand, enligt Will Hunt, analytiker vid Georgetown Universitys Center for Security and Emerging Technology. Det går inte riktigt att stänga det gapet, säger han.

Vad som är möjligt, menar andra observatörer, är att det helt enkelt kommer att bli en försening i Kinas förmåga att köpa EUV-maskiner. Vanligtvis arbetar Kinas chiptillverkare med senaste generationens verktyg som är ett steg efter vad som används av TSMC i Taiwan, Samsung i Korea eller Intel i USA, säger C.J. Muse. Så när ASML:s första generation av EUV-maskiner blir lite äldre – om några år – och industrin går vidare till nyare modeller, kan Kina få köpa dem.

Och faktiskt, ASML arbetar redan på en förbättrad version av enheten. Den kommer att kunna fokusera EUV-ljus i ännu skarpare grad tack vare vad som kallas en högre numerisk bländare, vilket gör att den kan etsa komponenter som kan vara under 10 nanometer breda. Denna EUV-maskin med hög NA kommer att ha större speglar, vilket kräver att hela maskinen också blir större. Intel är för närvarande den första kunden för en av dessa nästa generations maskiner, och man räknar med att sälja sina första chips byggda med dem till 2025.

ASML och de flesta observatörer räknar med att EUV kommer att hjälpa chips fram till åtminstone 2030, och möjligen längre. Trots allt borde några av de knep som chipdesigners utvecklat för att hålla djup UV igång så länge kunna upprepas med EUV.

Men någon gång under det kommande decenniet eller så kommer chipindustrins önskan att krympa funktioner börja stöta på några fysiska begränsningar som är ännu svårare än de som de för närvarande har överträffat. För det första börjar kvantproblem uppstå. Det har de faktiskt redan: chiptillverkare som använder ASML:s EUV-maskiner måste brottas med stokastiska fel - strålar av EUV-ljus går naturligt vilse och producerar felaktiga mönster på chips. Det här är inte uppvisningsstoppande problem än, men de kommer att rycka ögonbrynen mer och mer ju mindre chiptillverkare går.

Förutsatt att hög NA håller Moores lag kvar till 2030, vad kommer att ta över då? Branschexperter tror att ASML kommer att fortsätta att utforska enheter med ännu högre numerisk bländare, vilket gör att de kan fokusera EUV på allt mindre punkter. Samtidigt undersöker chipdesigners strategier för att förbättra chip som inte är så beroende av ytterligare miniatyrisering, som att utöka arkitekturer uppåt och bygga in i den tredje dimensionen genom att stapla chiplager. Om vilken litografiteknik som kan komma efter EUV, vet ingen ännu. Intels Sivakumar skulle inte spekulera; Mack sa att utanför EUV med hög NA är inget annat under intensiv utveckling.

Inne i Wiltons renrum gav Whelan mig en titt på deras hög-NA EUV-maskin. Han rullade upp en enorm garageport och ledde in mig i ett enormt nytt rent rum lika stor som en fotbollsplan. I hörnet fanns en glänsande masksäng i aluminium. Den var precis som den jag hade sett för den ursprungliga EUV-maskinen, men den kunde inte längre passa bekvämt i ett vardagsrum; den var nästan lika stor som en tunnelbanevagn och vägde hela 17 ton. De var tvungna att installera kranar i taket för att flytta det.

Så detta, sa Whelan, kommer att bli maskinen som hjälper oss att fortsätta driva Moores lag in i framtiden.

Rättelse: En tidigare version av den här artikeln angav att mer än 1 000 EUV-maskiner har installerats. I verkligheten är det fler än 100.

Clive Thompson är en vetenskaps- och teknikjournalist baserad i New York City och författare till Coders: The Making of a New Tribe and the Remaking of the World.