2nm就靠它了!ASML加速研发新一代光刻机:更贵、更强
来源:万物智能视界
用于生产 2nm 芯片的 ASML 新款光刻机预计在 2025 年首次投入使用,对芯片厂商而言,“2nm 工艺战”已经打响。
ASML 冲刺 0.55 NA EUV 光刻机
对于芯片厂商而言,要想发展先进制程,光刻机是关键设备。而从工艺技术和制造成本综合因素考量,EUV 光刻机(极紫外光刻)被普遍认为是 7nm 及以下工艺节点的最佳选择。目前,在全球范围内仅有荷兰的 ASML 公司能供应 EUV 光刻机。
据介绍,ASML 的 EUV 光刻技术使用 13.5 nm 的波长(几乎是 X 射线范围),在微芯片上形成精细的线条。用于大批量制造,以创建先进的微芯片(7 nm、5 nm 和 3 nm 节点)高度复杂的基础层,并支持新颖的晶体管设计和芯片架构。
日前,在 2022 SPIE 高级光刻会议上,ASML 介绍了 EUV 的最新进展。
根据 ASML 最新消息,新款 EUV 光刻机正在研发中,NA 将从 0.33 增加到 0.55(NA 是光学系统的数值孔径,表示光线的入射角度),2nm 工艺的芯片都将依赖其实现。
为什么要冲刺高 NA EUV 光刻机?
光刻系统所能达到的分辨率是光刻收缩的主要驱动因素之一,它主要由所用光的波长和光学系统的数值孔径决定。更短的波长可以打印出更小的特征;更大的数值孔径可以更紧密地聚焦光线,也能够带来更好的分辨率。
ASML 光刻系统的发展一直是通过减少波长和增加数值孔径来进行演进。
目前,ASML 的主力产品是 0.33NA EUV 光刻机,并正在大批量生产中。对于 0.33 NA 系统,ASML 正致力于通过增加吞吐量和降低总能量来减少每次曝光所需的能量。
在发力 0.33 NA EUV 光刻机的同时,ASML 也在冲刺研发 0.55 NA EUV 光刻机。
ASML 高 NA 系统路线图
ASML 发言人向媒体介绍,更高的光刻分辨率将允许芯片缩小 1.7 倍、同时密度增加 2.9 倍。未来比 3nm 更先进的工艺,将极度依赖高 NA EUV 光刻机。
ASML 首席执行官 Peter Wennink 表示:
在高 NA EUV 方面,我们取得了良好的进展,目前已经开始在我们位于维尔德霍芬的新无尘空间中打造第一个高 NA 光刻。在第一季度,我们收到了多份 EXE:5200 系统的订单。我们这个月还收到额外的 EXE:5200 订单。我们目前已有来自三个逻辑芯片和两个存储芯片客户的高 NA 订单。EXE:5200 是 ASML 的下一代高 NA 系统,将为光刻技术的性能和生产力提供下一步的发展。
ASML 表示,第一台 0.55 NA EUV 光刻机原型试预计 2023 年交付,2025 年后量产,第一台预计交付英特尔。
芯片厂商冲击 2nm 工艺
根据 Gartner 分析师 Alan Priestley 的预测,0.55 NA EUV 光刻机单价将翻番到 3 亿美元(约合 20 亿元人民币)。
即便如此,0.55 NA EUV 光刻机还是得到了芯片厂商的火热预购。毕竟,这是研发 2nm 工艺的芯片的必选项。
在各大芯片厂商中,英特尔的速度最快。
今年 1 月 19 日,英特尔向 ASML 订购了最新款高 NA EXE:5200 光刻机。英特尔称,公司将成为 ASML 第一台 EXE:5200 的买家。与 EXE:5000 相比,EXE:5200 预计将带来几项改进,包括更高的生产率等等。
在最新款高 NA EXE:5200 光刻机的订购方面,台积电、三星也有所动作。在今年 6 月 17 日举行的技术研讨会上,台积电研发高级副总裁米玉杰表示:“展望未来,台积电将在 2024 年引入高数值孔径的极紫外(高 NA EUV)光刻机,为的是开发客户所需相关基础设施和模式解决方案,进一步推动创新。”
此外,根据台积电早前消息,公司今年资本支出为 400 亿美元至 440 亿美元,多数用于先进制程。
三星方面,据韩媒 Business Korea 报道,李在镕 6 月 14 日造访 ASML 荷兰总部时,拜会了 ASML 首席执行官 Peter Wennink 等高管,广泛讨论半导体技术的未来、市场前景及 EUV 设备的供应,并取得“额外”的 EUV 光刻机设备。此次三星若能争取到更多 EUV 光刻机,则今年至少可获得 18 台,不过三星未详细说明此次获得的“额外”EUV 设备内容。
另据韩媒 Business Korea 报道,三星电子正计划通过在未来三年内打造 2 纳米 GAA(Gate-all-around) 工艺来追赶台积电。
随着 0.55 NA EUV 光刻机量产提上日程,芯片厂商的“2nm 工艺战”也将彻底打响。
ASML 共售出 136 台 EUV 光刻机
在 2022 SPIE 高级光刻会议上,ASML 也披露了 EUV 光刻机的出售数据。
数据显示,截至 2022 年第一季度,ASML 已出货 136 台 EUV 光刻机,约 7000 万个晶圆已曝光。
其中,有 9 台 EUV 光刻机在今年一季度售出,与去年四季度售出 12 台 EUV 光刻机相比,环比减少 25%。
数据显示,ASML 去年共售出 42 台 EUV 光刻机。根据 ASML 今年稍早前发布的 2021 年第四季度和全年财报,ASML 去年的 EUV 光刻机销售额为 63 亿欧元(约合 447 亿元人民币)。平均每台 EUV 光刻机售价在 1.5 亿欧元左右(约合 10.6 亿元人民币)。
ASML 首席执行官 Peter Wennink 在对 2022 年业绩做展望时表示,由于全球电子行业的发展,半导体市场将继续迎来发展,在 2022 年全年,ASML 的营收预计将增长 20%,其中 EUV 光刻机预期将出货 55 台,收入 78 亿欧元(约合 553 亿人民币)。
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