EUV光刻機瓶頸待破，下一代技術怎么走？

來源：青島佳鼎分析儀器有限公司 2024年07月23日 07:21

光刻機作為集成電路生產(chǎn)中的重要設備之一，一直以來都決定了制程的發(fā)展速度，而阿斯麥(ASML)是歐洲的技術公司，主導著光刻市場。

近期，光刻荷蘭半導體設備公司阿斯麥執(zhí)行官Peter Wennink表示，今年將按計劃在其下一個產(chǎn)品線中推出測試工具。據(jù)了解，該款高數(shù)值孔徑的極紫外光刻(EUV)機器只有卡車大小，每臺成本超過 3 億歐元，芯片制造商需要這些機器，以便他們能夠在未來十年生產(chǎn)更小、更好的芯片。

不過，在分析人士看來，EUV 光刻技術或非是通向制程的必由之路。

“未來幾年可能會出現(xiàn)所謂下一代光刻技術，如NIL(納米壓印光刻)。”易方資本研究部主管王逸研對財經(jīng)表示，傳統(tǒng)的EUV(極紫外光刻)光刻機在制造晶體管時會遇到它的物理極限，NIL光刻機的好處是光源相對便宜，即不需要用能源轉換效率低的EUV的激光源，而是只用一些DUV(深紫外光刻)或者是更成熟的光源就可以結合納米涂層的方法實現(xiàn)一至兩納米制程的量產(chǎn)。

EUV技術如何演進？

美國國家標準與技術研究院（NIST）發(fā)布的一份有關EUV光刻機的報告指出，當今的半導體光刻工藝使用EUV光源，特別是13.5nm分辨率的光。EUV光允許在半導體中構建更小的單位特征，而這種光由上文提及的EUVL系統(tǒng)生成，這項技術由阿斯麥于2019年部署并一直保持著99%的。

1997年，美國半導體英特爾公司和美國能源部就共同發(fā)起成立了EUV有限責任公司，即EUV LLC，研究EUV光刻技術。隨后，EUV LLC納入ASML，允許其享受基礎研究成果。

加入EUV LLC后，ASML便在EUV的研發(fā)進度上突飛猛進。在尋求政府經(jīng)費幫助、吸收下游制造商投資、聯(lián)合研究所研發(fā)等一系列舉措的支持下，ASML最終于2010年成功推出臺EUV光刻機NXE：3100。

當前，市面上主流的EUV光刻機是ASML的NXE：3400C和NXE：3400D。ASML的參數(shù)顯示，兩者均支持7納米和5納米節(jié)點的EUV量產(chǎn)，后者的生產(chǎn)效率相比前者提高了15%至20%。

2022年，ASML稱收到了供應商提供的個高數(shù)值孔徑機械投影光學器件和照明器以及新的晶圓載物臺。這兩個模塊將用于下一代EUV光刻機EXE:5000的初始測試和集成。據(jù)了解，ASML EXE:5200系統(tǒng)具備High-NA 系統(tǒng)和每小時 220 片晶圓生產(chǎn)率的性能。

ASML做出的規(guī)劃認為，EUV光刻的未來發(fā)展將把數(shù)值孔徑（NA）從0.33增加到0.55(High NA)。業(yè)界預測，High-NA EUV將面向2納米乃至埃米級工藝節(jié)點，是在未來10-20年成為半導體晶圓制造的工藝支撐設備之一。ASML預計High NA系統(tǒng)將于2023年底交付給客戶，用于大批量制造的全平臺工藝預計將于2025年投入運營。

上述報告中提到，EUVL是制造下一代半導體芯片的關鍵步驟。據(jù)報告測算，一套EUVL系統(tǒng)目前耗資約1.5億美元。迄今為止，ASML已經(jīng)交付了三種不同型號的EUVL系統(tǒng)，即Twinscan NXE:3400 B/C和NXE:3600D，NXE系統(tǒng)的總出貨量從2019年季度的31臺增長到2022年第四季度的181臺。

技術突破難題有哪些？

但要實現(xiàn)EUVL技術，ASML當前還面臨諸多困難。

的便是成本。在此前召開的業(yè)績說明會上，ASML技術官Martin van den Brink強調(diào)，該公司需要越來越多地關注降低成本，這意味著不是減少資源，而是確保其推向市場的解決方案更簡單、更可持續(xù)、更有效、更易于維護、更易于制造且更具可擴展性。Brink還表示，如果在不了解對這些產(chǎn)品施加的成本和復雜性的限制的情況下就貿(mào)然轉向下一個產(chǎn)品是不負責任的。

ASML預計，2023年第三季度的凈銷售額在65億歐元到70億歐元之間，而第三季度的研發(fā)成本約為10億歐元，研發(fā)費用占凈銷售額的比重達到14.3至15.3%。

另一方面，EUV光刻是否是通向制程的技術還有待驗證。

易方資本研究部主管王逸研此前對記者表示，傳統(tǒng)的EUV(極紫外光刻)光刻機在制造晶體管時會遇到它的物理極限?！耙驗樗苌渖系囊恍┪锢硐拗茖е铝?3.5nm分辨率的EUV光刻機有可能做不了一些一納米制程以下的器件，同時EUV光刻機的價格其實是非常昂貴的。”

王逸研指出，“下一代光刻技術”NIL光刻機的好處是光源相對便宜，即不需要用能源轉換效率低的EUV的激光源，而是只用一些DUV(深紫外光刻)或者是更成熟的光源就可以結合納米涂層的方法實現(xiàn)一至兩納米制程的量產(chǎn)。

來源：財經(jīng) 作者：財經(jīng)

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