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01
2024
-
06
芯聞動態|EUV光刻機，創紀錄
作者:
來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）編譯自tomshardware
ASML 在 imec 的 ITF World 2024 大會上宣布，其首臺高數值孔徑機器現已創下新的芯片制造密度記錄，超越了兩個月前創下的記錄。ASML 前總裁兼首席技術官 Martin van den Brink 目前在該公司擔任顧問，他還提議該公司可以開發超數值孔徑（hyper NA）芯片制造工具，以進一步擴大其高數值孔徑機器的規模，并分享了潛在的路線圖。
他概述了一項計劃，通過大幅提高未來 ASML 工具的速度到每小時 400 到 500 個晶圓 (wph)，這是目前 200 wph 峰值的兩倍多，從而降低 EUV 芯片制造成本。他還為 ASML 未來的 EUV 工具系列提出了一種模塊化統一設計。
Van der Brink 表示，經過進一步調整，ASML 現已使用其開創性的高數值孔徑 EUV 機器打印出 8nm 密集線條，這是專為生產環境設計的機器的密度記錄。這打破了該公司在 4 月初創下的記錄，當時該公司宣布已使用位于荷蘭費爾德霍芬 ASML 總部與 imec 聯合實驗室的開創性高 NA 機器打印出 10nm 密集線條。
從長遠來看，ASML 的標準低 NA EUV 機器可以打印 13.5nm 的臨界尺寸（CD——可以打印的最小特征），而新的High NA EXE:5200 EUV 工具旨在通過打印 8nm 特征來制造更小的晶體管。因此，ASML 現在已經證明其機器可以滿足其基本規格。
“今天，我們已經取得了進展，能夠顯示創紀錄的 8nm 成像，在整個視野范圍內得到校正，但也有一定程度的重疊，”Van der Brink 說道，“順便說一句，這不是完美的數據，但它只是為了向你展示進展。今天，我們有信心，憑借High NA 技術，我們將能夠在未來的時間里跨越到終點線。”
這一里程碑代表了 10 多年的研發和數十億歐元投資的成果，但仍有更多工作要做，以優化系統并為主要芯片制造商的大規模生產做好準備。這項工作已經在荷蘭開始，而英特爾是已知唯一一家已經完全組裝High NA 系統的芯片制造商，它正緊隨 ASML 的腳步，在俄勒岡州的 D1X 工廠投入運營自己的機器。英特爾將首先將其 EXE:5200 High NA 機器用于研發目的，然后將其投入生產 14A 節點。
Van der Brink 還再次提出了一種新的超數值孔徑 EUV 機器，但尚未對該機器做出最終決定——ASML 似乎正在衡量行業興趣，但只有時間才能證明它是否會實現。
當今的標準 EUV 機器使用波長為 13.5nm 且數值孔徑 (NA——收集和聚焦光的能力的量度) 為 0.33 的光。相比之下，新的高數值孔徑機器使用相同的光波長，但采用 0.55 NA 來打印更小的特征。Van der Brink 提出的超數值孔徑系統將再次使用相同波長的光，但將 NA 擴大到 0.75，以能夠打印更小的特征。我們不確定提議的臨界尺寸，但上面的 ASML 晶體管時間線顯示它正在 16nm 金屬間距（A3 節點）處攔截并延伸到 10nm（A2 以下節點）。
根據上述路線圖，Hyper-NA 可能適用于單次曝光 2DFET 晶體管，但目前尚不清楚使用 High-NA 和多重曝光是否也能產生如此精細的間距。
如您在上面的第一張幻燈片中看到的，這臺機器要到 2033 年左右才會問世。今天的 High-NA 機器已經花費了大約 4 億美元。由于需要更大、更先進的鏡子和改進的照明系統，Hyper-NA 將是一個更昂貴的選擇。
與其前代產品一樣，Hyper-NA 的目標是通過單次曝光打印更小的特征，以避免多重曝光技術（同一區域的多次曝光），這些技術往往會增加芯片制造過程的時間和步驟，同時也會增加出現缺陷的可能性，所有這些都會增加成本。Van Der Brink 表示，繼續開發光刻機和先進掩模將是提高印刷特征分辨率的關鍵。Hyper-NA 還將使用改進的照明系統以獲得最佳效果。ASML 沒有詳細說明，但可以合理地認為，改進后的照明器將與更高功率的光源配對，以幫助增加劑量，以抵消 0.75 NA 使用的更高鏡面角度并提高產量。
Van der Brink 還提議將公司未來機器的產量從目前的約 200 wph 提高到未來的 400 到 500 wph。這是 ASML 可以控制成本的另一個杠桿，從而對抗每一代新芯片中每個晶體管價格上漲的趨勢。
為了加快開發速度并降低成本，ASML 已經使用其現有的Low NA Twinscan NXE:3600 EUV 機器作為其新High NA 機器的構建模塊。ASML 的Low NA 型號采用模塊化設計，使該公司能夠利用成熟的技術和模塊為其新工具服務，并且該公司只在需要時添加新模塊。
但是，還有更多優化空間。Van der Brink 認為，在未來十年內，該公司在創建新工具時將加倍采用模塊化設計理念。擬議的長期路線圖顯示，Low NA、High NA 和Hyper NA 都具有越來越通用的模塊化平臺和共享組件。這種設計是 ASML 可以控制成本的另一個杠桿。
芯片行業似乎擁有通過使用Low NA 和High NA 工具構建的全柵極 (GAA) 和互補場效應晶體管 (CFET) 的堅實未來發展跑道，但除了超 NA 之外，還沒有真正的候選者站出來可能實現未來幾代工藝節點技術。與往常一樣，成本是關鍵因素，但 ASML 顯然已經在考慮如何讓 Hyper-NA 定價方程對其客戶更具吸引力。
臺積電改變心意？
臺積電先前一再表示，阿斯麥（ ASML）的高數值孔徑極紫外光機臺（High-NA EUV），太過昂貴，2026年前使用沒有太大的經濟效益，但日前臺積電總裁魏哲家密訪ASML總部，讓外界不禁猜測，臺積電是否改變心意。
綜合科技媒體wccftech和韓媒BusinessKorea報導，消息人士指出，魏哲家缺席23日登場的臺積電2024年技術論壇臺灣場，于26日造訪了ASML荷蘭總部，以及工業雷射公司創浦（TRUMPF）的德國總部。
金融分析師奈斯泰德（Dan Nystedt） 28日在X平臺發文寫道，臺積電似乎加入了追逐下一世代EUV設備之戰，即High-NA EUV機臺，理由是魏哲家訪問ASML與雷射供應商創浦，而非參與在臺灣舉行的技術論壇。業界推斷，魏哲家的到訪，顯示臺積電想買High-NA EUV，此種設備對2納米以下制程極為關鍵。ASML去年底已出貨首臺High-NA EUV給英特爾。
分析指出，臺積電管理層似乎決定拜訪ASML，確保全球半導體的主導地位。
臺積電原本打算2026年下半量產1.6納米制程后，再導入High-NA EUV。High-NA EUV 設備報價高達3.8億美元，約新臺幣123億元，較EUV高出逾一倍。
臺積電的競爭對手英特爾和三星電子，都已有所行動。英特爾想借著High-NA EUV，達到難以超越的領先優勢。最先出貨的幾臺High-NA EUV，都送往英特爾的晶圓代工部門。英特爾想先在1.8納米試用此種設備，之后正式導入于1.4納米制程。
三星集團會長李在镕則已在4月親訪ASML關鍵伙伴蔡司的德國總部，拜會ASML執行長傅凱與蔡司執行長蘭普雷希特，以強化三方的半導體聯盟。
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