Láser EUV y litografía EUV: definición, aplicaciones, ejemplos
Debido a la creciente digitalización, la tecnología y la economía dependen del progreso constante. Una de las áreas más importantes es el rendimiento de los ordenadores. Un fuerte rendimiento informático permite mejorar la conducción autónoma, los dispositivos móviles o los avances en el campo de la inteligencia artificial. El reto de la mejora es colocar cada vez más transistores en chips pequeños.
Cómo funciona la innovadora tecnología
Actualmente hay 10.000 millones de transistores en los pequeños microchips de los smartphones. Estos ya tienen un millón de veces la potencia de cálculo del ordenador que se utilizó para llegar a la luna en 1969. A principios de los años 70, los microchips del mismo tamaño contenían unos 2.000 transistores. Gordon Moore, cofundador de Intel, predijo en 1965 que el número de transistores en los chips se duplicaría cada dos años. En las décadas siguientes, resultó que tenía razón. Esta ley se conoce como «Ley de Moore». Sin embargo, los pasos que conducen a la mejora se complican cada vez más después de cierto tiempo en progresiones exponenciales.
Los microchips se fabrican desde hace 40 años con tecnología de litografía óptica. Las estructuras de los componentes electrónicos se transfieren de una máscara a una oblea de silicio. El proceso se repite unas 100 veces mientras se utilizan diferentes máscaras. El resultado es una estructura tridimensional de conductores y transistores. Una imagen nítida de las estructuras pequeñas depende de las pequeñas longitudes de onda y los grandes ángulos de apertura de la óptica.
En los últimos años, este proceso ha llegado a su límite debido a las crecientes exigencias de la tecnología y los negocios. La litografía EUV ofrece nuevas oportunidades y podría superar estos límites, lo que resulta especialmente interesante para las mayores empresas eléctricas de Alemania. En pocas palabras, un sistema de litografía EUV consta de tres componentes esenciales: Una fuente de radiación con protección de residuos y un colector, una oblea con fotorresistencia y una óptica y máscara de imagen. El nuevo proceso utiliza otras gamas de longitudes de onda y se centra en la luz ultravioleta intensa como fuente de radiación. El ultravioleta tiene una longitud de onda muy corta. Además, la orientación en sofisticados sistemas ópticos y de espejos permite la reproducción de estructuras diminutas. El colector actúa como una óptica de recogida para que la radiación pueda ser aprovechada para el proceso de exposición. A continuación, la radiación se refleja hacia el sistema de litografía. Un sistema ASLM expone más de 170 obleas por hora. La laca se estructura con precisión mediante una máscara óptica sobre obleas. Esto permite crear las estructuras más finas con siete nanómetros. La siguiente comparación es ilustrativa: el sistema convencional trabajaba con bandas de onda de luz de 193 nanómetros, mientras que la litografía EUV trabaja en el rango de 13,5 nanómetros. La litografía EUV produce microchips que contienen diez mil millones de transistores pero que sólo tienen el tamaño de una uña.
La tecnología no sólo está orientada al futuro y al ahorro de espacio, sino que también es eficiente desde el punto de vista energético. En comparación con la tecnología anterior, con una longitud de onda de 193 nanómetros, el nuevo proceso requiere un 50% menos de energía. La eficiencia en términos de utilización del espacio ha mejorado en un 40%.
Áreas de aplicación y ejemplos de litografía EUV
El desarrollo continuo en el campo del rendimiento de los ordenadores puede garantizar que se produzcan circuitos cada vez más pequeños y rápidos. Sectores como el económico se benefician de procesos de fabricación más eficientes.
En el tráfico rodado pueden producirse rápidamente situaciones imprevisibles y peligrosas. A largo plazo, la conducción autónoma ofrece una posibilidad de mejorar la seguridad. Aquí es importante que el software no sólo sea capaz de frenar y dirigir automáticamente. Los programas deben ser capaces de evaluar las situaciones de forma independiente para actuar con previsión y reconocer los posibles peligros. Este tipo de conducción autónoma aún no es habitual en el tráfico rodado actual. Sin embargo, las técnicas de EUV son una forma prometedora de realizar y mejorar permanentemente estos proyectos. Para la conducción automatizada son importantes las cámaras y los sensores que ayudan a evaluar las situaciones. El entorno se registra y se analiza en detalle. La nueva información se compara con una base de datos almacenada para calcular una respuesta adecuada. Los microchips mejorados son capaces de crear bases de datos cada vez más grandes y procesar la gran cantidad de información rápidamente. Esto mejora la velocidad de reacción y la precisión.
Los láseres EUV hacen posible los modernos smartphones y todas las funciones especiales que contienen. Los teléfonos móviles son cada vez más seguros contra el robo gracias a la introducción del reconocimiento facial. Desde la cámara frontal se transmiten al smartphone varias características especiales del rostro, como la distancia de un ojo a otro. El programa incorporado compara los datos recibidos con la información almacenada y desbloquea el teléfono móvil si se ha podido identificar al propietario. El hecho de que los chips sean cada vez más potentes en los últimos años ha contribuido a mejorar notablemente el reconocimiento facial. En los aeropuertos, por ejemplo, se utilizan programas informáticos similares.
En varios sectores de servicios se utilizan asistentes de voz y chatbots para simplificar el trabajo. Estas inteligencias artificiales se utilizan, por ejemplo, en la atención al cliente. Los programas se ofrecen en sitios web y pueden responder a las preguntas de los consumidores. Si el software no encuentra una respuesta adecuada en la base de datos, se necesitan empleados reales. La tecnología EUV permite mejorar los chatbots y las IA. Gracias a las mejoras, los programas son capaces de reconocer e interpretar correctamente posibles palabras ambiguas. Incluso las palabras mal escritas pueden ser reconocidas y emparejadas correctamente. El aumento de la potencia de cálculo permite ampliar las bases de datos a las que la IA puede recurrir para obtener mejores resultados.
Galardonado con el Premio Alemán del Futuro
El 25 de noviembre de 2020 se anunciaron en Berlín los ganadores del Deutscher Zukunftspreis 2020. En una ceremonia oficial, los ganadores del proyecto «Litografía EUV – Una nueva luz para la era digital» fueron homenajeados por el Presidente Federal Frank-Walter Steinmeier. El equipo de expertos dirigido por el Dr. Peter Kürz, el Dr. Michael Kösters y el Dr. Sergiy Yulin recibió el premio en los ámbitos de la tecnología y la innovación.
El Premio Alemán del Futuro, uno de los galardones científicos más importantes de Alemania, se concede desde 1997. Se trata de premiar los productos que están preparados para su aplicación en los campos de la tecnología, la ingeniería y las ciencias naturales. A la hora de conceder el premio, el jurado también se centra en el potencial social y económico de los proyectos innovadores. Cada año sólo se seleccionan tres equipos y sus innovaciones.
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