Litografía EUV: Revolución en la Fabricación de Microchips en 2025

La litografía EUV (Extreme Ultraviolet) ha revolucionado la fabricación de microchips en 2025, permitiendo el desarrollo de semiconductores cada vez más pequeños y complejos. A medida que la arquitectura de los chips se miniaturiza, las tecnologías tradicionales como la fotolitografía DUV (Deep Ultraviolet) han llegado a sus límites, y la industria ha encontrado en la EUV la clave para avanzar hacia nodos de 3 nm y 2 nm, aumentando la densidad de transistores y la eficiencia energética. Sin embargo, la EUV también es una de las tecnologías más costosas y sofisticadas en la historia de la microelectrónica, con equipos que superan los 350 millones de dólares por unidad.

¿Cómo funciona la litografía EUV?

La litografía EUV utiliza radiación ultravioleta extrema de solo 13,5 nanómetros de longitud de onda, generada por láseres de alta potencia en lugar de lámparas convencionales. Este proceso permite crear patrones microscópicos sobre obleas de silicio mediante una serie de etapas clave:

1. Generación de la fuente de luz:

   Un láser potente vaporiza diminutas gotas de estaño (Sn), formando un plasma que emite luz EUV.

2. Reflexión a través de espejos multicapa:

   Como la radiación EUV no puede atravesar lentes o aire, todo el sistema opera en vacío y la luz se dirige mediante espejos de molibdeno y silicio, que reflejan solo alrededor del 70% de la energía en cada etapa.

3. Proyección mediante fotomáscara:

   La luz pasa por una máscara que contiene el diseño del chip. Esta máscara también es reflectante y su calidad es crucial para la precisión del grabado.

4. Exposición del fotorresistente:

   La luz EUV incide sobre la oblea recubierta de fotorresistente, material sensible a la luz. Tras el procesado, las áreas expuestas se eliminan, formando el relieve microscópico del chip.

Gracias a este proceso, la litografía EUV puede definir estructuras de menos de 13 nanómetros, miles de veces más finas que un cabello humano. Sin embargo, esto exige una precisión extrema: cualquier vibración o defecto en los espejos puede arruinar el chip, haciendo de los equipos EUV los más complejos jamás creados en la industria de semiconductores.

El papel de ASML y los líderes del sector

El desarrollo de la litografía EUV es fruto de décadas de esfuerzo industrial, con la empresa neerlandesa ASML como protagonista. ASML es el único fabricante mundial de sistemas EUV industriales, indispensables para la producción de chips a 5 nm, 3 nm y menores.

El primer equipo comercial, el ASML Twinscan NXE, apareció en 2019 y constituye una maravilla tecnológica: pesa más de 180 toneladas e integra más de 100 000 componentes. Los láseres provienen de Trumpf (Alemania), los espejos de Zygo (EE. UU.) y Zeiss (Alemania), mostrando un esfuerzo de colaboración internacional.

• TSMC fue la primera en implementar la tecnología a gran escala, produciendo chips de 7 nm y 5 nm para Apple y AMD.
• Samsung avanzó aún más, lanzando la producción de 3 nm con EUV High-NA (alta apertura numérica), una versión más precisa.
• Intel, que inicialmente quedó rezagada, invirtió miles de millones en la compra de sistemas EUV y en la construcción de nuevas fábricas en EE. UU. y Europa.

En 2025, existen unas 200 máquinas EUV operativas en todo el mundo y el número sigue creciendo. La elevada inversión y la complejidad del proceso convierten a ASML en un actor estratégico: sin su tecnología, el avance de la microelectrónica se detendría.

EUV vs DUV: diferencias clave

Hasta la llegada de la EUV, la microelectrónica se basaba en la litografía DUV (con una longitud de onda de 193 nm). Para crear estructuras más pequeñas, los ingenieros empleaban técnicas complejas como exposiciones múltiples e interferometría, lo que encarecía y complicaba cada nuevo nodo tecnológico.

La litografía EUV resolvió este reto, al permitir un tamaño de haz mucho menor (13,5 nm), posibilitando la impresión en una sola pasada, con mayor precisión, menor consumo energético y procesos más rápidos.

• Longitud de onda: 13,5 nm (EUV) vs 193 nm (DUV), crucial para la resolución.
• Óptica: La EUV emplea solo espejos y vacío; la DUV usa lentes y atmósfera.
• Complejidad: La EUV requiere cámaras al vacío selladas y láseres potentes.
• Costo: Un sistema EUV cuesta decenas de veces más, pero reduce defectos y tiempos de fabricación.

La DUV fue esencial para nodos de 28-7 nm, mientras que la EUV habilitó los procesos de 5 nm, 3 nm y 2 nm. Aun así, la DUV sigue empleándose para capas más grandes, complementando la EUV en líneas de producción híbridas.

Fabricación de microchips de 3 nm y 2 nm con EUV

La adopción de la EUV ha sido decisiva para producir chips de 3 nm y menos. En estos nodos, la precisión atómica determina el rendimiento, la eficiencia y el coste de miles de millones de dispositivos, desde smartphones hasta supercomputadoras.

Con la DUV, cada capa del chip requería múltiples exposiciones, aumentando los errores y el coste. La EUV permite imprimir en una sola pasada, reduciendo el número de máscaras y simplificando la producción. Por ejemplo, TSMC disminuyó las máscaras de 80 (7 nm) a 60 (5 nm), bajando la tasa de defectos casi a la mitad.

El proceso de 3 nm, introducido por Samsung y TSMC, se basa en la arquitectura GAA (Gate-All-Around), donde la EUV es fundamental para crear canales 3D, mejorando la eficiencia energética en un 30% y el rendimiento en un 15% respecto a la generación de 5 nm.

En 2025, arrancó la producción piloto de chips de 2 nm con la versión avanzada High-NA EUV, que ofrece mayor resolución gracias a una apertura numérica óptica mejorada. Las primeras máquinas, valoradas en más de 400 millones de dólares, ya están instaladas en las fábricas de Intel y TSMC.

La litografía EUV ha llevado la miniaturización hasta los límites físicos, donde los transistores son del tamaño de moléculas de silicio. El siguiente paso podría ser la litografía atómica y nuevos materiales, pero sin la EUV, este hito sería inalcanzable.

Desafíos y costes del equipo EUV

A pesar de su carácter revolucionario, la litografía EUV es una de las tecnologías más complejas y costosas jamás creadas. Cada equipo supera los 350-400 millones de dólares y, con infraestructura y mantenimiento, puede alcanzar los 1 000 millones. Sin embargo, el precio es solo la punta del iceberg.

El principal reto está en la precisión y estabilidad. La radiación de 13,5 nm exige vacío absoluto, ya que una sola partícula de polvo puede absorber toda la luz EUV. Vibraciones o fluctuaciones térmicas mínimas pueden desalinear el enfoque a escalas atómicas, arruinando capas completas. Por eso, las salas de EUV se construyen sobre cimientos independientes y cuentan con amortiguadores y control climático de precisión centesimal.

La fabricación de espejos y máscaras es otro gran desafío: cada espejo tiene más de 100 capas alternas de molibdeno y silicio, reflejando solo el 70% de la luz, y la energía atraviesa hasta 12 espejos, por lo que menos del 1% llega a la oblea. Esto exige láseres potentes y sistemas de refrigeración avanzados.

Las máscaras también requieren atención extrema: una mota de polvo o microfisura puede inutilizar miles de chips, por lo que se inspeccionan con sistemas de escaneo nanométrico especializados.

A pesar de los costes descomunales, la EUV sigue siendo el único camino viable hacia nuevos nodos tecnológicos, permitiendo procesadores más rápidos, eficientes y compactos para todo tipo de dispositivos.

El futuro de la litografía tras la EUV

Aunque la litografía EUV representa la cúspide de la microelectrónica actual, los ingenieros ya trabajan en su sucesora. El desarrollo más importante es la tecnología High-NA EUV, con una apertura numérica óptica aumentada que permite resoluciones de hasta 8 nm, abriendo la puerta al escalado masivo de chips de 2 nm e incluso 1,4 nm.

ASML ya ha presentado las primeras máquinas EXE:5200, que llegarán a Intel y TSMC en 2026. Estos equipos doblan el tamaño de los modelos previos y requieren nuevas máscaras y sistemas de alineación, pero mejoran la resolución en un 60%.

En paralelo se exploran tecnologías alternativas como:

• Litografía por haz de electrones (E-beam): creación de patrones mediante haces electrónicos dirigidos;
• Litografía nanoimpresa (NIL): estampado físico de nanostructuras;
• Litografía por rayos X: uso de radiación de rayos X suaves para estructuras ultrafinas.

Por ahora, ninguna de estas técnicas puede reemplazar la EUV en producción masiva, debido a limitaciones de velocidad, coste y estabilidad. Así, la próxima década será la era de la EUV avanzada, centrada en mejorar el rendimiento, reducir defectos y abaratar las máscaras.

Después de 2035, se prevé la aparición de tecnologías híbridas que combinarán la EUV con métodos cuánticos, allanando el camino hacia estructuras de cálculo atómicas y moleculares.

Conclusión

La litografía EUV simboliza una nueva era en la manufactura de microchips, superando los límites físicos de la fotolitografía tradicional y posibilitando procesos de 3 nm y 2 nm que impulsan toda la industria electrónica.

A pesar de su alto coste y extrema complejidad, la EUV ha demostrado ser esencial: sin ella, no existirían los smartphones modernos ni los procesadores eficientes para centros de datos y supercomputadoras.

En 2025, el mundo se prepara para el próximo salto con High-NA EUV, que permitirá chips aún más pequeños y potentes. Empresas como ASML, TSMC, Samsung e Intel continúan invirtiendo miles de millones en esta tecnología, conscientes de que en ella reside el futuro de todo el sector de los semiconductores.

La litografía EUV no es solo una evolución, sino el fundamento sobre el que se construye la nueva era tecnológica. Cuanto más profundo exploramos el micromundo del silicio, más claro se vuelve: la luz -por extrema que sea- sigue iluminando el camino del progreso.