尽管台积电不能声称自己是第一家使用极紫外(EUV)光刻技术的晶圆厂(这一头衔属于三星),但他们确实可以声称自己是最大的晶圆厂。因此,该公司多年来在EUV方面积累了丰富的经验,使台积电能够改进使用EUV工具的方式,以提高生产率/正常运行时间,并降低使用超精细工具的成本。作为该公司本周欧洲技术研讨会的一部分,他们更详细地介绍了EUV使用历史,以及进一步将EUV集成到未来工艺节点的进展。
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当台积电于2019年开始在其N7+工艺(用于华为海思)上使用EUV光刻制造芯片时,它占据了全球EUV工具安装基数的42%,即使ASML在2020年增加了EUV光刻机的出货量,台积电的EUV份额安装量实际上增加到了50%。到2024年,台积电的EUV光刻系统数量将比2019年增加10倍,尽管三星和英特尔都在提高自己的EUV产量,但台积电目前仍占全球EUV安装基数的56%。可以说,台积电很早就决定大力进军EUV,因此他们今天仍然拥有EUV光刻机的最大份额。
值得注意的是,台积电的EUV晶圆产量增幅更大;台积电目前生产的EUV晶圆数量是2019年的30倍。与工具数量仅增加10倍相比,台积电产量增长了30倍,凸显了台积电如何能够提高EUV生产力、减少服务时间和减少工具停机时间全面的。显然,这一切都是通过公司内部开发的创新技术实现的。
台积电表示,自2019年以来,其EUV系统的日晶圆产能已提高两倍。为此,该公司优化了EUV曝光剂量及其使用的光刻胶。此外,台积电大幅改进了EUV光罩的薄膜,使其寿命提高了四倍(即增加了正常运行时间),将每个薄膜的产量提高了4.5倍,并将缺陷率大幅降低了80倍(即提高了生产率并增加了正常运行时间)。出于显而易见的原因,台积电没有透露它是如何如此显着地改进其薄膜技术的,但也许随着时间的推移,该公司的工程师将与学术界分享这一点。
EUV光刻系统也因其功耗而臭名昭著。因此,除了提高EUV工具的生产效率外,该公司还通过未公开的“创新节能技术”,将EUV光刻机的功耗降低了24%。该公司还没有就此结束:他们计划到2030年将每个EUV工具每个晶圆的能源效率提高1.5倍。
考虑到台积电目前已通过低数值孔径EUV光刻技术实现的所有改进,该公司对未来能够继续生产尖端芯片充满信心也就不足为奇了。尽管竞争对手英特尔已在其未来的18A以下节点中全力采用高数值孔径EUV,但台积电正在寻求利用其高度优化且经过时间考验的低数值孔径EUV工具,以避免主要技术的潜在陷阱如此快的过渡,同时还获得了使用成熟工具的成本效益。