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半導體行業已經花了十多年時間為極紫外光刻做準備,新的高NA EUV光刻將比這更快。
目前最先進的芯片是4/5納米技術,三星和TSMC將在下半年能夠量產3納米技術對于使用ASML EUV光刻技術的Twinscan NXE:3400C和類似系統,它們中的大多數都具有0.33 NA的光學器件,可以提供13 nm的分辨率
目前這個分辨率尺寸足夠7 nm/6 nm節點和5nm 單模,但是伴隨著30 nm以下節距的到來,13 nm分辨率可能需要雙曝光技術,這將是未來幾年的主流方式。
針對后3 nm時代,ASML及其合作伙伴正在開發一款全新的EUV光刻機——Twinscan EXE:5000系列,它將擁有0.55 NA的鏡頭,分辨率為8nm,以盡可能避免3nm及以上節點的雙重或多重曝光。
本站了解到,目前單曝光的EUV技術在三星和TSMC的技術中都可以使用,但是當節點技術先進到5nm時,就需要引入雙曝光技術對于主要的晶圓代工廠,主要目標是盡可能避免兩次或多次曝光
當然,目前我們的193nm浸沒式DUV可以通過多次曝光實現7nm工藝,這也是TSMC早期7nm階段使用的技術,但是這種技術更加復雜,對成品率,設備,成本都有很大的挑戰,這也是目前EUV技術相比DUV最大的優勢。
自2011年以來,22納米和16納米/14納米FinFET晶體管結構已用于芯片制造這種結構的優點是速度快,能耗低,但缺點也很明顯:制造難度大,成本太高也正因為如此,節點技術的升級從之前的18個月延長到了2.5年甚至更久對于更小的晶體管結構,光刻時掩模上的納米線結構變得更密集,逐漸超過相同光源條件下的分辨率,導致晶圓上光刻得到的結構模糊因此,芯片廠商開始轉向多次曝光技術,放寬原掩膜版上的微結構間距,使用兩個或兩個以上的掩膜版進行曝光,最后將整套晶體管刻蝕到晶圓上
雖然ASML計劃明年制造下一代高NA掩模對準器的原型,但它是世界尖端產業的產品它們非常復雜,巨大且昂貴——每架都將耗資4億多美元,僅運輸一項就需要三架波音747來裝載
此外,高NA不僅需要新的光學器件,還需要新的光源材料,比如德國蔡司在真空中制作的,由拋光超光滑曲面反射鏡組成的光學系統,甚至需要新的更大的廠房來容納這種機器,這將需要大量的投資。
但為了保持半導體在性能,功耗,面積,成本上的優勢,領先廠商還是愿意為新技術買單,這對后3nm的關節意義重大因此,無論是英特爾,三星還是TSMC,對它的需求都非常高
幾周前,ASML披露了其2022年第一季度的財務報告,稱其收到了多家客戶的高NA Twinscan EXE:5200系統訂單。
據路透社報道,上周,ASML澄清說,他們已經獲得了5個高NA產品的試點訂單,預計將于2024年交付,還有超過5個具有更高生產率的后續型號的訂單需要從2025年開始交付。
有趣的是,早在2020 ~ 2021年,ASML就表示已經收到三家客戶的高NA意向訂單,總共提供多達12套系統目前可以肯定的是,2020—2021年預產高NA機,英特爾,三星,TSMC一定會勝出
此外,ASML已經開始生產其首個高NA光刻系統,預計將于2023年完成,并將用于Imec和ASML客戶的研發。
ASML首席執行官彼得·溫寧克表示,我們在高NA EUV取得了良好的進展,我們已經開始在維爾德霍文新的無塵空間建造第一臺高NA平版印刷機在第一季度,我們收到了許多EXE:5200系統的訂單這個月我們還額外收到了一個EXE:5200的訂單目前,我們有來自三個邏輯芯片和兩個存儲芯片客戶的高NA訂單EXE:5200是ASML的下一代高NA系統,它將為光刻技術的性能和生產率提供下一步發展
ASML的Twinscan EXE:5200比普通的Twinscan NXE:3400C機器復雜得多,因此建造這些機器也需要更長的時間該公司希望在未來中期交付20套高NA系統,這可能意味著其客戶將不得不參與競爭
我們還在與我們的供應鏈合作伙伴討論,以確保中期內大約20個EUV 0.55NA系統的交付能力,溫寧克說。
到目前為止,唯一確認使用ASML高NA光刻機的是Intel 18A node英特爾計劃在2025年進入大規模生產,ASML將在那時開始交付其高NA EUV系統可是最近,英特爾已經將其18A的生產計劃推遲到2024年下半年,并表示可以使用ASML的Twinscan NXE:3600D或NXE:3800E生產,可能通過多次曝光模式
從這個角度來看,英特爾的18A技術無疑將大大受益于高NA EUV工具,但它并不是完全離不開Twinscan EXE:5200機器在商業上,雖然18A不一定需要新機器,但多重曝光模式意味著更長的產品周期,更低的生產率,更高的風險,更低的產量和更激烈的競爭所以英特爾也一定希望它的18A節點早日到來,重鑄昔日輝煌,從TSMC手中奪回昔日地位
每個4億美元:由ASML開發的下一代高NA掩模對準器預計將在2023年上半年推出。
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