Les goulots d'étranglement des processus avancés, pensez-vous qu'il n'y en ait que pour la lithographie ?

En réalité, il y a aussi le Photomask (masque / plaque de masquage).
Si la machine de lithographie est une imprimante, alors le Photomask est un modèle d'impression / une plaque de négatif, et la wafer (tranche de silicium) est le papier sur lequel le contenu est imprimé.
L'augmentation de la complexité des semi-conducteurs due à l'IA se transmettra directement au Photomask, voire sera encore amplifiée.
Dans le passé, l'industrie utilisait +10 % de wafers, +10 % de demande de masques.
À l'ère de l'IA, cela pourrait devenir : wafer +10 %, valeur du masque +20 % à 40 %.
Car la croissance ne concerne pas seulement le nombre de masques, mais aussi :
le nombre de couches de masque
le nombre de couches EUV
la complexité du multi-patterning
le masque d'emballage avancé
les masques liés à RDL / interposer / HBM
la complexité de l'inspection
la difficulté de réparation
le temps d'écriture du masque
Le Photomask n'est fondamentalement plus seulement une "planche de verre", mais ressemble de plus en plus à un "moule" dans l'industrie des semi-conducteurs.
La surface du masque est bien plus grande que celle d'une puce, mais la précision requise est encore plus élevée. Cela ressemble un peu à la lentille EUV : dessiner une carte urbaine entière sur une zone de la taille d'une feuille A4, tout en ne dépassant pas quelques nanomètres d'erreur.
Une paire de masques haut de gamme défectueuse pourrait entraîner la mise au rebut de plusieurs dizaines de milliers de wafers par la suite.
Ainsi, le cœur de l'industrie réside dans la capacité à contrôler les défauts. Actuellement, les masques haut de gamme entrent dans une phase d'ingénierie optique nanométrique.
Les masques EUV, les masques logiques 3 nm / 2 nm, les masques liés à HBM, les masques d'emballage avancé, dépassent largement l'époque traditionnelle du DUV.
Par conséquent, les Photomasks de haute technologie sont naturellement une industrie à faible débit, à croissance lente, nécessitant une accumulation de processus complexes.
Contrairement aux masques DUV traditionnels qui sont transmissifs, la lumière passe directement à travers ; le masque EUV est une structure multilayer à réflexion multiple, contenant des couches Mo/Si, un absorbeur, un pellicule et un blank à défauts ultra-faibles.
Les défauts du masque seront copiés à l'infini, rendant les défauts de phase, les erreurs de CD, les erreurs d'overlay, les défauts multilayer extrêmement critiques.
Ainsi, l'importance de l'inspection des masques commence à approcher celle de la machine de lithographie elle-même, avec des seuils technologiques très élevés.
Outre la fabrication de puces nécessitant des masques, il y a aussi les masques pour l'emballage avancé : l'emballage avancé est en essence aussi une industrie de la lithographie.
CoWoS, Fan-Out, RDL, Interposer, EMIB, Hybrid Bonding dépendent tous fondamentalement des Photomasks.
Car l'emballage avancé ne consiste plus simplement à "souder la puce", mais à reconstruire un système de micro-interconnexions ultra-denses à l'intérieur du package, responsable du transfert de données, de la distribution d'énergie, de la synchronisation d'horloge et de l'intégrité des signaux haute fréquence.
Ce que l'IA exige, ce n'est pas seulement une augmentation du nombre d'emballages, mais une explosion de la complexité interne de chaque package.
Autrefois 1 à 2 couches de RDL, maintenant 5, 8, voire plus de 10 couches.
Chaque couche supplémentaire de RDL implique généralement un nouveau processus de masque.
Ainsi, la demande de Photomasks passe de "suivre la croissance du nombre de wafers" à "suivre la complexité du système".
L'emballage avancé pourrait être l'un des sous-secteurs des Photomasks à la croissance la plus rapide dans les prochaines années, car les packages IA deviennent progressivement des "micro-cartes mères".
De nombreuses fonctions qui appartenaient auparavant au PCB et aux cartes système migrent vers l'intérieur du package : interconnexion HBM, SerDes haute fréquence, distribution d'énergie, fabric de chiplet.
Ainsi, l'emballage avancé ressemble de plus en plus à une "usine de wafers en fin de ligne".
C'est aussi la raison fondamentale pour laquelle CoWoS, EMIB, Foveros, SoIC, Hybrid Bonding deviennent de plus en plus des actifs lourds, difficiles à étendre.
Ils ne sont plus de simples emballages traditionnels, mais une fabrication d'interconnexions systémiques en silicium.
Et avec la lithographie de plus en plus coûteuse et rare, chaque exposition devient plus chère.
Les fabs accorderont donc une plus grande importance à :
des masques de haute qualité
l'inspection
la réparation
le pellicule (pellicle)
la métrologie d'overlay
Parallèlement, la pénurie d'EUV stimulera aussi le multi-patterning.
Une couche EUV unique pourrait être contrainte de devenir plusieurs expositions DUV par immersion, SADP, SAQP, ce qui augmente le nombre de masques.
Ainsi, la rareté de l'EUV ne freine pas forcément l'industrie des Photomasks, mais augmente souvent la demande pour des masques DUV haut de gamme, notamment pour HBM, CoWoS, l'emballage avancé, RDL, substrats, qui utilisent massivement l'immersion DUV et la lithographie d'emballage.
C'est aussi pourquoi l'industrie des Photomasks haut de gamme ressemble de plus en plus à l'écosystème HBM, CoWoS et EUV.
Ce qui limite réellement l'expansion de l'industrie, ce n'est plus seulement le CapEx, mais :
la réduction des défauts
l'apprentissage du rendement
les capacités d'inspection
l'optimisation des processus
les bases de données clients
la validation à long terme
l'accumulation de processus
Beaucoup commencent déjà à ressembler à une "artisanat industriel".
Leur pouvoir de négociation dans l'écosystème des semi-conducteurs deviendra de plus en plus fort, et le marché n'en a probablement pas encore pleinement conscience.
Avertissement : je possède les actifs mentionnés dans cet article, mes opinions sont biaisées, ce n'est pas un conseil en investissement, faites vos propres recherches.