不用High-NA EUV光刻機(jī),臺積電也能贏?

jh 6個月前 (04-30)

隨著臺積電在2025年北美技術(shù)研討會上進(jìn)一步揭曉最新工藝進(jìn)展,比2nm工藝更先進(jìn)的1.4nm工藝(A14工藝)開始逐漸披露最新細(xì)節(jié)...

不用High-NA EUV光刻機(jī),臺積電也能贏?

隨著臺積電在2025年北美技術(shù)研討會上進(jìn)一步揭曉最新工藝進(jìn)展,比2nm工藝更先進(jìn)的1.4nm工藝(A14工藝)開始逐漸披露最新細(xì)節(jié)。

據(jù)悉,A14是臺積電(TSMC)首個1.4nm級工藝,基于第二代GAA納米片晶體管,并通過NanoFlexPro技術(shù)提供進(jìn)一步的靈活性。臺積電預(yù)計A14將于2028年投入量產(chǎn),但不會采用背面供電。而背面供電的A14版本將在次年提出。

值得一提的是,繼A16工藝放棄使用High-NA EUV光刻機(jī)后,A14 工藝將再次棄用該設(shè)備,轉(zhuǎn)而繼續(xù)使用 0.33 數(shù)值孔徑 EUV光刻機(jī)。這一消息由臺積電高級副總裁Kevin Zhang在數(shù)值孔徑技術(shù)研討會上透露,并被BITS&CHIPS報道。

相比之下,英特爾和三星等競爭對手都將在類似的制程節(jié)點(diǎn)使用High-NA EUV光刻機(jī),英特爾更是目前High-NA唯一的使用者,試圖通過技術(shù)跳躍重奪制程領(lǐng)導(dǎo)地位。

High-NA EUV,開始投產(chǎn)

High-NA EUV光刻機(jī),又叫高數(shù)值孔徑光刻機(jī),是下一代光刻的核心突破。

目前常見的EUV光刻機(jī)(極紫外光刻機(jī))以其獨(dú)特的極紫外光源和更短的波長,成功將光刻精度推向了新的高度,而High-NA EUV光刻機(jī)更是進(jìn)一步提升了光刻的精度和效率,為制造更小、更精密的芯片提供了可能。

有資料顯示,ASML的High NA EUV(EXE:5000)的分辨率為 8nm,可以實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有EUV光刻機(jī)小1.7倍物理特征的微縮,從將單次曝光的晶體管密度提高2.9倍,可以使芯片制造商能夠簡化其制造流程。晶圓生產(chǎn)速度達(dá)到了每小時400至500片晶圓,是當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)EUV每小時200片晶圓的2-2.5倍的速度,即提升了100%至150%,將進(jìn)一步提升產(chǎn)能,并降低成本。

根據(jù)目前英特爾已經(jīng)安裝的兩臺ASML High NA EUV光刻機(jī)的早期數(shù)據(jù),High NA EUV 機(jī)器只需要一次曝光和個位數(shù)的處理步驟,即可完成早期機(jī)器需要三次曝光和約40個處理步驟的工作。

如此強(qiáng)悍的性能,如果英特爾能順利完成所有機(jī)器的安裝,那確實(shí)可以“彌補(bǔ)”工藝差距。

臺積電放棄High NA,以穩(wěn)求勝

雖然High NA EUV光刻機(jī)很強(qiáng),但產(chǎn)業(yè)專家們卻并持有保守態(tài)度,大多數(shù)都提到了“成本問題”。

根據(jù)ASML 發(fā)言人在媒體活動上給出的數(shù)據(jù),英特爾首臺High-NA EUV光刻機(jī)重達(dá) 150000 公斤,安裝這臺系統(tǒng)共計用時6個月,250名工程師,而價格更是高達(dá)3億至4億美元。

值得注意的是,英特爾訂購該光刻機(jī)的時間約為2022年1月,此后英特爾更是包下了ASML幾乎全部產(chǎn)能,這意味著臺積電在短時間內(nèi)也無法接收到新設(shè)備。

以ASML每年生產(chǎn)5臺High-NA EUV光刻機(jī)的速度計算,僅購買成本就已經(jīng)達(dá)到了約15億美元,這還沒有算上工廠建設(shè)、人工等費(fèi)用。此外,新工藝節(jié)點(diǎn)的研發(fā)、制造成本更是天文數(shù)字。

這些成本向下平攤,最終限制其在消費(fèi)產(chǎn)品中的應(yīng)用。

另據(jù)媒體報道稱,臺積電的 A14 單層芯片設(shè)計需要多個光罩,而使用最新的光刻工具只會抬高成本,而得不到太多好處。

相反,通過專注于0.33 NA EUV,臺積電可以使用多重曝光技術(shù)來保持相同的設(shè)計復(fù)雜度,而無需高NA EUV的極高精度,最終降低生產(chǎn)成本。

簡單來說,如果綜合考量必要性,英特爾如果不能保證未來的產(chǎn)能利用率,那預(yù)期不排除可能面臨虧損擴(kuò)大的窘境。

相比之下,臺積電在良率、成本等方面的挑戰(zhàn)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于競爭對手,完全有時間利用“舊設(shè)備”實(shí)現(xiàn)更加經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

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