“本钱非常高,”台积电高等副总裁Kevin Zhang周二在阿姆斯特丹举行的一个技能研讨会上谈到 ASML 最新的High NA 极紫外系统时说道。“我喜好High NA EUV 的功能,但我不喜好它的标价。”(I like the high-NA EUV’s capability, but I don’t like the sticker price.)
ASML 的新机器可以用厚度仅为 8 纳米的线压印半导体,比上一代机器小 1.7 倍。每台机器的本钱为 3.5 亿欧元(3.8 亿美元),重量相称于两架空客 A320 飞机。ASML 是唯一一家生产制造最繁芜半导体所需设备的公司,对其产品的需求是该行业康健状况的风向标。
英特尔公司已经订购了最新的高数值孔径 EUV 机器,并于 12 月尾将第一台机器运送到俄勒冈州的一家工厂。但目前尚不清楚台积电何时开始购买设备。

Kevin表示,台积电所谓的 A16 节点技能将于 2026 年末推出,无需利用 ASML 的高数值孔径 EUV 机器,可以连续依赖台积电较旧的极紫外设备。“我认为目前我们现有的 EUV 能力该当能够支持这一点,”他表示。他进一步说,利用新的 ASML 技能将取决于它在哪里最具有经济意义以及“我们可以实现的技能平衡”。他谢绝评论该公司何时开始从 ASML 订购高数值孔径机器。
Zhang接着说,工厂的运营本钱,包括建筑、工具、电力和原材料等本钱“不断上升”。“这对全体行业来说是一个集体寻衅,”他说。
英特尔,买下了早期所有产能?
在台积电还在犹豫的时候,英特尔已经买下了High NA EUV的所有供应。
根据韩媒TheElec宣布,截至明年上半年,英特尔已得到 ASML 生产的大部分高数值孔径极紫外 (EUV) 设备,
人士称,这家荷兰晶圆厂设备制造商今年将生产五套该套件,这些套件将全部供应给这家美国芯片制造商。他们表示,由于 ASML 高数值孔径 EUV 设备的产能约为每年 5 至 6 台,这意味着英特尔将得到所有初始产能。英特尔正在俄勒冈州工厂启动并运行第一台高数值孔径机器,但估量要到 2025 年才能全面投入运行。
为了赢得客户,英特尔比竞争对手更快地采取高数值孔径 EUV。该公司于 2021 年重新进入代工市场,但去年该业务亏损 70 亿美元。在最近,他们更是将公司的晶圆代工业务卖力人改换为履历丰富的Kevin O'Buckley。
资料显示,O'Buckley 加入英特尔时拥有超过 25 年的半导体行业履历。在此之前,他担当 Marvell Technologies 定制、打算和存储奇迹部硬件工程高等副总裁。更早之前,他担当Global Foundries 的产品开拓副总裁,然后随着Marvell在2019 年收购 Avera Semiconductor ,他加入 Marvell,并担当业务卖力人。在更早之前,他在 IBM 领先的技能开拓和制造组织事情了 17 年多。O'Buckley 拥有阿尔弗雷德大学电气工程理学学士学位和佛蒙特大学电气工程理学硕士学位。
关于High NA EUV的运用,英特尔院士兼英特尔代工逻辑技能开拓光刻、硬件和解决方案总监表示:“随着高数值孔径 EUV 的加入,英特尔将拥有业界最全面的光刻工具箱,使该公司能够在本十年后半段推动超越英特尔 18A 的未来工艺能力。”
Mark Phillips同时指出,对付具有最小特色的芯片层,高数值孔径 EUV 光刻比低数值孔径 EUV 双图案化更具本钱效益。“如果你将它用于设计目的,并且你有足够的信心相信它会按操持操持你的流程以利用它们,那么是的,High NA肯定是本钱有效,”Mark Phillips说。
为此英特尔认为,高数值孔径 EUV 工具将在前辈芯片开拓和下一代处理器的生产中发挥关键浸染。英特尔代工厂是业界高数值孔径 EUV 的先行者,将能够在芯片制造方面供应前所未有的精度和可扩展性,使该公司能够开拓具有最具创新性的特性和功能的芯片,这对付推动人工智能的进步至关主要和其他新兴技能。
韩国厂商的跃跃欲试
在英特尔激进,台积电守旧的同时,韩国的三星和SK海力士则相对犹豫。TheElec的宣布指出,英特尔的竞争对手三星和 SK 海力士估量将在明年下半年的某个时候得到该套件。
但三星参与内存生产的研究员 Young Seog Kang 在三月尾于加利福尼亚州圣何塞举行的 SPIE 高等光刻+图案化会议上表示,low NA EUV已经投入利用,芯片制造商可能更乐意利用low NA EUV 的双图案化或采取前辈的封装技能作为更经济的替代方案,而不是利用高数值孔径的 EUV。
对付内存,他预测 EUV 的利用寿命总体上会较短,并指出在考试测验扩展该技能时在性能和本钱方面存在潜在寻衅。不过,他承认,由于逻辑芯片的布局更加繁芜,EUV 可能会在更永劫光内保持干系性。
“作为用户,我总是关心总本钱.”Kang说。
值得一提的是,在仲春的时候,据韩媒宣布,三星电子与ASML共同在韩国投资的半导体前辈制程研发中央估量自2027年起引进High-NA 极紫外光(EUV)设备。据悉,该研发中央是为High-NA EUV而兴建,总投资金额1兆韩元(约7.6亿美元),最快于2027年引进设备,因需经由容许流程,最快将于2024年12月或2025年动工。
按照三星当时的说法,目前High-NA EUV仍处于审查推出机遇的阶段,将根据市场状况及客户需求决定方向。三星与ASML的互助,比起快速引进High-NA EUV,更主要的是ASML和三星的工程师一同进行研发,使三星能够更完善地利用High-NA EUV。
至于SK海力士方面,去年八月,韩媒ddaily宣布说,SK海力士操持从明年(也便是2024年)开始采取“高数值孔径”工艺生产DRAM原型。
宣布指出,继1a DRAM之后,SK海力士还将EUV引入10纳米级第五代(1b)DRAM。每层仅利用 EUV 工艺。此前,SK海力士宣告将从10纳米级第六代(1c)DRAM开始增加EUV运用层数量。Hi-NA估量将从下一个项目开始参与。
此外,SK海力士目前正在考虑将这两种技能与high NA稠浊的操持,就像并行ArF和EUV一样。目前的趋势是提高EUV或高NA的渗透率,个中ArF霸占压倒性份额。
SK海力士阐明说,“我们无法透露未来的产品,但我们将把EUV和High NA的运用扩展到DRAM。”
EUV,何去何从?
对付High NA EUV,剖析机构Semianalysis最早给出了悲观预测。
在文章中,Semianalysis的剖析师对高数值孔径工具的本钱效益提出了质疑。“我们的光刻模型表明,只管降落了繁芜性,但对付即将到来的技能节点(包括 1.4nm/14A),High NA EUV 单次图案化本钱明显高于利用现有low NA 机器进行的双重图案化。此外,多重图案化低数值孔径 EUV 能够比高数值孔径更风雅的间距特色。”Semianalysis 写道。
宣布表示,不利的本钱比较紧张是剂量需求(dose requirements)呈指数增长的结果。打印较小的特色须要更高剂量的光——更多的光子——以防止统计变革导致投影图像扭曲。Semianalysis 声称,只管 ASML 随着韶光的推移一贯在增加源功率,但它并没有跟上增加的剂量哀求。这意味着随着打印更风雅的细节,曝光韶光须要增加,从而减慢光刻过程并增加本钱。
同时,不受剂量哀求的限定,0.33-NA 扫描仪连续以最大吞吐量运行。“低数值孔径双重图案化的吞吐量上风非常强大,只管须要两倍的晶滑腻调皮过扫描仪,但光刻本钱却低于高数值孔径单次曝光。我们的模型表明,从当前领先的 3nm 工艺节点到 1nm 同等工艺节点,这一点都是精确的。”Semianalysis 表示。
不过,ASML 驳回了所有有关高数值孔径不具有竞争力的说法。“毫无疑问,从经济角度来看,高数值孔径是精确的选择。前一段韶光这曾经是一个问题,但我认为我们目前看到的统统都表明,高数值孔径显然是逻辑和内存方面最具本钱效益的办理方案,”ASML前首席实行官 Peter Wennink在 1 月份表示。公司首席财务官罗杰·达森 (Roger Dassen) 指出,迄今为止(一月中旬)已有十多种高数值孔径工具得到了良好的订单量,他补充道,“很明显,有一些客户渴望尽快利用它。”
在2024 年 SPIE 高等光刻 + 图案化会议上,光刻胶供应商JSR USA总裁马克·斯莱扎克(Mark Slezak)则对EUV未来持乐不雅观态度。我认为我们有一条 20 年的跑道,”他说。
然而,小组中的其他人并不认为 EUV 的寿命会如此长。如上所说,参与该存储芯片制造商光刻技能的三星研究员Young Seog Kang预测, EUV 的利用寿命将很短,由于所提出的扩展该技能的方法将碰着性能和本钱问题。
小组中的其他人则介于这两个极度之间。英特尔掩模业务副总裁兼总经理 Frank Abboud 指出,相移掩模(phase shift masks )在 DUV 中被证明非常有益,有助于延长该技能的寿命和性能。这种掩模利用相位差产生的滋扰来提高图像分辨率。目前尚未生产出用于 EUV 光刻的相移掩模,但它们可能会生产出来。
“到目前为止,这彷佛是可行的,”Abboud 说。
光刻工具制造商 ASML 的系统工程总监 Jan van Shoot 指出,有几个旋钮可以提高分辨率并扩展 EUV 的实用性。一是数值孔径,分辨率随着数值孔径的增加而增加。另一个称为 k 1,该系数取决于与芯片制造干系的许多成分。
提高 EUV NA 的事情已经在进行中,目前该数值为 0.33。第一个High NA 工具的 NA 为 0.55,现已就位。但在办理 k 1问题上险些没有采纳任何方法。van Shoot 表示,ASML 正在开拓一种新的照明器,并采纳其他方法来提高 k 1 。
“我们没有所有的办理方案,但我们有一些有出息的想法,”他说。
EUV 目前的照明技能与利用准分子激光器的 DUV 的照明技能有很大不同。由此产生的光束在空间和光谱上具有紧密的轮廓。Fraunhofer IISB 打算光刻和光学组经理 Andreas Erdmann 在谈到对 EUV 照明技能的期望改进时表示:“带宽较小会很有用。”
末了,EUV 的长期前景可能由技能本身之外的成分决定。IMEC紧张技能职员Emily Gallagher指出,未来EUV可能会碰着各种资源限定和环境障碍。例如,含氟气体可能是温室气体排放的主要贡献者,个中一些气体的影响是二氧化碳的数万倍。该行业正在努力肃清氟,但这样做可能须要利用替代品重新验证工艺,这须要一些韶光。
因此,该行业可能必须找到减少氟排放的方法,要么通过点火或其他办法毁坏气体,要么通过捕获它。这种减排变得越来越随意马虎,部分缘故原由是芯片制造商并不是唯一须要利用氟化气体但又不让它逸散到环境中的企业。
“越来越多的办理方案正在开拓中,”Gallagher谈到减排时说道。然后她补充道:“将目光投向半导体行业之外是有上风的。”
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