半導(dǎo)體行業(yè)花了十多年的時(shí)間來(lái)準(zhǔn)備使用極紫外(EUV)光刻技術(shù)生產(chǎn)芯片所需的一切?？雌饋?lái)要達(dá)到下一個(gè)水平——具有高數(shù)值孔徑的EUV所需的時(shí)間要少得多。

需要更高的分辨率

目前，最先進(jìn)的芯片是5/4納米級(jí)工藝，使用EUV光刻ASML的Twinscan NXE:3400C(及類(lèi)似)系統(tǒng)，具有0.33數(shù)值孔徑(NA)光學(xué)，提供13納米分辨率。這種分辨率對(duì)于7 nm/6 nm節(jié)點(diǎn)(36 nm ~ 38 nm)和5nm (30 nm ~ 32 nm)的單模式方法足夠好。但隨著間距低于30納米(超過(guò)5納米節(jié)點(diǎn))，13納米分辨率可能需要雙光刻曝光，這將在未來(lái)幾年被使用。

對(duì)于3nm后的節(jié)點(diǎn)，ASML及其合作伙伴正在研究一種全新的EUV工具——Twinscan EXE:5000系列，具有0.55 NA(High-NA)透鏡，能夠達(dá)到8nm分辨率，可以避免3nm及以上的多圖案。新的High-NA掃描儀仍在開(kāi)發(fā)中，預(yù)計(jì)它們將非常復(fù)雜，非常大，而且昂貴——每臺(tái)掃描儀的成本將超過(guò)4億美元。High-NA不僅需要新的光學(xué)設(shè)備，還需要新的光源，甚至需要新的晶片來(lái)容納更大的機(jī)器，這將需要大量的投資。

但為了保持半導(dǎo)體的性能、功率、面積和成本(PPAc)，領(lǐng)先的邏輯芯片和存儲(chǔ)設(shè)備制造商愿意采用新技術(shù)，High-NA EUV掃描儀對(duì)于后3納米節(jié)點(diǎn)至關(guān)重要。因此，對(duì)High-NA工具的需求非常高。

10 ~ 20套High-NA系統(tǒng)交付

幾周前，ASML披露其在2022年第一季度收到了多份來(lái)自logic和DRAM客戶的High-NA Twinscan EXE:5200系統(tǒng)(EUV 0.55 NA)訂單。據(jù)路透社報(bào)道，最近該公司澄清說(shuō)，他們已經(jīng)獲得了5個(gè)High-NA掃描儀的試點(diǎn)訂單，將于2024年交付，并“超過(guò)5個(gè)”訂單，用于從2025年開(kāi)始交付具有更高生產(chǎn)率的后續(xù)型號(hào)。

有趣的是，早在2020 ~ 2021年，ASML就表示已經(jīng)收到了三家客戶的High-NA承諾，共提供多達(dá)12套系統(tǒng)。邏輯制造商通常是第一個(gè)采用前沿工具的，可以肯定的是，英特爾、三星代工和臺(tái)積電承諾在2020 ~ 2021年獲得預(yù)生產(chǎn)的High-NA掃描儀。此外，ASML已經(jīng)開(kāi)始建造首個(gè)High-NA系統(tǒng)，該系統(tǒng)將于2023年完成，并將被Imec和ASML客戶用于研發(fā)用途。

“在高NA EUV方面，我們正在取得良好進(jìn)展，目前已經(jīng)開(kāi)始在我們位于Veldhoven的新潔凈室中集成第一個(gè)High-NA系統(tǒng)，”ASML首席執(zhí)行官Peter Wennink說(shuō)?！拔覀?cè)诘谝患径仁盏搅硕鄠€(gè)EXE:5200系統(tǒng)訂單。本月，也就是4月，我們還收到了額外的EXE:5200訂單。通過(guò)這些預(yù)訂，我們現(xiàn)在收到了來(lái)自三個(gè)Logic和兩個(gè)Memory客戶的High-NA訂單。EXE:5200是ASML的下一代High-NA系統(tǒng)，將為光刻性能和生產(chǎn)力提供下一步的發(fā)展?！?/p>

ASML的Twinscan EXE:5200比普通的Twinscan NXE:3400C機(jī)器要復(fù)雜得多，因此構(gòu)建這些工具需要更長(zhǎng)的時(shí)間。該公司希望在未來(lái)中期能夠交付多達(dá)20套High-NA系統(tǒng)，這可能意味著其客戶將不得不競(jìng)爭(zhēng)這些機(jī)器。

“我們也在與我們的供應(yīng)鏈伙伴討論，以確保中期大約20個(gè)EUV 0.55NA系統(tǒng)的能力，”Wennink說(shuō)。

英特爾率先采用預(yù)生產(chǎn)工具

到目前為止，唯一確認(rèn)使用ASML High-NA工具的工藝技術(shù)是英特爾的18A節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)曾計(jì)劃在2025年進(jìn)入大批量生產(chǎn)，大約在那時(shí)ASML開(kāi)始交付其生產(chǎn)的High-NA EUV系統(tǒng)。但最近英特爾將18A的生產(chǎn)推遲到2024年下半年，并表示可以使用ASML的Twinscan NXE:3600D或NXE:3800E來(lái)生產(chǎn)18A，可能是通過(guò)多模式。

雖然英特爾的18A技術(shù)將大大受益于High-NA EUV工具，但看起來(lái)英特爾并不一定需要Twinscan EXE:5200機(jī)器用于該節(jié)點(diǎn)。在商業(yè)芯片上使用多模式意味著更長(zhǎng)的產(chǎn)品周期、更低的生產(chǎn)率、更高的風(fēng)險(xiǎn)和潛在的更低的收益率(盡管后者不是一成不變的)。然而，英特爾似乎希望它的18A節(jié)點(diǎn)盡快到來(lái)，也許是因?yàn)樗J(rèn)為這是一個(gè)重要的工具，可以讓它從臺(tái)積電手中奪回工藝技術(shù)的領(lǐng)先地位。因此，如果工具按時(shí)完成，英特爾的更新計(jì)劃現(xiàn)在是在18A的生命周期中逐步采用High-NA工具。

當(dāng)然，對(duì)于18A的0.33 NA EUV掃描儀的使用是否會(huì)為英特爾和英特爾代工服務(wù)的客戶提供足夠的生產(chǎn)力還有待觀察。但是，至少在2024年，英特爾將別無(wú)選擇，只能使用它現(xiàn)有的機(jī)器。

臺(tái)積電、三星、SK海力士、美光等半導(dǎo)體企業(yè)也將不可避免地采用High-NA EUV技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。唯一的問(wèn)題是這到底什么時(shí)候會(huì)發(fā)生。

審核編輯 ：李倩