作為全球光刻機(jī)龍頭，荷蘭ASML公司近日正式對(duì)外披露了下一代極紫外（EUV）光刻機(jī)的研發(fā)戰(zhàn)略，宣布已著手研發(fā)下一代Hyper NA...

作為全球光刻機(jī)龍頭，荷蘭ASML公司近日正式對(duì)外披露了下一代極紫外（EUV）光刻機(jī)的研發(fā)戰(zhàn)略，宣布已著手研發(fā)下一代Hyper NA EUV先進(jìn)光刻機(jī)，為未來十年的芯片產(chǎn)業(yè)做準(zhǔn)備。

據(jù)ASML首席技術(shù)官Jos Benschop透露，公司與長(zhǎng)期合作伙伴蔡司（Carl Zeiss）正聯(lián)合攻關(guān)Hyper NA EUV光刻機(jī)項(xiàng)目，核心目標(biāo)是通過單次曝光實(shí)現(xiàn)5nm級(jí)電路圖案分辨率。

該技術(shù)若成功落地，將直接適配2035年及以后的超先進(jìn)制程需求，尤其可為人工智能、高性能計(jì)算、量子芯片等領(lǐng)域提供關(guān)鍵支撐——這些領(lǐng)域?qū)w管密度與性能的要求已逼近傳統(tǒng)工藝極限。

對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)節(jié)點(diǎn)，ASML當(dāng)前量產(chǎn)的最先進(jìn)EUV光刻機(jī)（搭載NA 0.55的High NA EUV技術(shù)）雖已實(shí)現(xiàn)單次曝光8nm分辨率，但這一水平僅能滿足3nm至5nm制程的大規(guī)模量產(chǎn)需求；而早期標(biāo)準(zhǔn)NA 0.33 EUV光刻機(jī)需通過2-4次曝光才能達(dá)到同等分辨率，導(dǎo)致生產(chǎn)效率大幅降低（單次曝光耗時(shí)數(shù)秒至數(shù)十秒，多次曝光使產(chǎn)線吞吐量驟減），且因?qū)ξ徽`差、光刻膠殘留等問題顯著增加了良率風(fēng)險(xiǎn)與制造成本。

Hyper NA EUV的核心突破在于數(shù)值孔徑（NA）的跨越式提升。

作為衡量光學(xué)系統(tǒng)光線收集與聚焦能力的核心參數(shù)，NA值直接決定了光刻機(jī)的分辨率極限——NA值越大，系統(tǒng)可捕捉的光線入射角越廣，光線聚焦精度越高，最終投射的電路圖案也就越精細(xì)。

行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，NA值每提升0.1，理論上可在相同波長(zhǎng)下將分辨率提升約30%。目前，ASML主流EUV光刻機(jī)采用NA 0.33（對(duì)應(yīng)光源波長(zhǎng)13.5nm），2023年量產(chǎn)的High NA EUV已將NA提升至0.55，支撐起3nm制程量產(chǎn)；而Hyper NA的目標(biāo)是將NA提升至0.7及以上，預(yù)計(jì)將推動(dòng)分辨率較High NA EUV再提升30%-40%，從而覆蓋2nm、1.5nm甚至更先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)。

然而，超高NA光學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)面臨多重技術(shù)挑戰(zhàn)：更大的數(shù)值孔徑要求物鏡直徑顯著增加（可能突破1米量級(jí)），鏡面曲率精度需達(dá)到納米級(jí)（單鏡面誤差控制在0.1nm以內(nèi)），同時(shí)需解決因光線折射導(dǎo)致的像差放大、光源能量利用率下降等難題。蔡司作為全球頂尖光學(xué)系統(tǒng)供應(yīng)商，在高精度鏡頭制造（如太空望遠(yuǎn)鏡、半導(dǎo)體光刻鏡頭）領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備，成為Hyper NA EUV研發(fā)的關(guān)鍵支點(diǎn)。

ASML加速推進(jìn)Hyper NA EUV研發(fā)的深層動(dòng)因，源于半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)"摩爾定律延續(xù)性"的集體焦慮。

隨著制程逼近1nm物理極限，單純依靠尺寸微縮提升性能的傳統(tǒng)路徑遭遇瓶頸，"后摩爾時(shí)代"的技術(shù)路線正轉(zhuǎn)向三維堆疊、先進(jìn)封裝等多元方向。但無論選擇何種路徑，先進(jìn)制程的光刻環(huán)節(jié)始終是不可替代的核心瓶頸。

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Gartner預(yù)測(cè)，到2030年全球先進(jìn)制程（7nm及以下）芯片市場(chǎng)規(guī)模將突破1萬億美元，其中2nm以下制程的需求占比將從當(dāng)前的不足5%激增至30%以上。

要滿足這一需求，現(xiàn)有High NA EUV的分辨率上限將很快觸達(dá)天花板，Hyper NA EUV的量產(chǎn)時(shí)間表已成為臺(tái)積電、三星、英特爾等晶圓巨頭及應(yīng)用材料、東京電子等設(shè)備廠商的戰(zhàn)略關(guān)注焦點(diǎn)。

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