ASML首台高数值孔径EUV光刻机已创下新的芯片制造密度记录

ASML在imec的ITFWorld2024大会上宣布，其首台高数值孔径机器现已创下新的芯片制造密度记录，超越了两个月前创下的记录。ASML前总裁兼首席技术官MartinvandenBrink目前在该公司担任顾问，他还提议该公司可以开发超数值孔径（hyperNA）芯片制造工具，以进一步扩大其高数值孔径机器的规模，并分享了潜在的路线图。

他概述了一项计划，通过大幅提高未来ASML工具的速度到每小时400到500个晶圆(wph)，这是目前200wph峰值的两倍多，从而降低EUV芯片制造成本。他还为ASML未来的EUV工具系列提出了一种模块化统一设计。

VanderBrink表示，经过进一步调整，ASML现已使用其开创性的高数值孔径EUV机器打印出8nm密集线条，这是专为生产环境设计的机器的密度记录。这打破了该公司在4月初创下的记录，当时该公司宣布已使用位于荷兰费尔德霍芬ASML总部与imec联合实验室的开创性高NA机器打印出10nm密集线条。

从长远来看，ASML的标准低NAEUV机器可以打印13.5nm的临界尺寸（CD——可以打印的最小特征），而新的HighNAEXE:5200EUV工具旨在通过打印8nm特征来制造更小的晶体管。因此，ASML现在已经证明其机器可以满足其基本规格。

“今天，我们已经取得了进展，能够显示创纪录的8nm成像，在整个视野范围内得到校正，但也有一定程度的重叠，”VanderBrink说道，“顺便说一句，这不是完美的数据，但它只是为了向你展示进展。今天，我们有信心，凭借HighNA技术，我们将能够在未来的时间里跨越到终点线。”

这一里程碑代表了10多年的研发和数十亿欧元投资的成果，但仍有更多工作要做，以优化系统并为主要芯片制造商的大规模生产做好准备。这项工作已经在荷兰开始，而英特尔是已知唯一一家已经完全组装HighNA系统的芯片制造商，它正紧随ASML的脚步，在俄勒冈州的D1X工厂投入运营自己的机器。英特尔将首先将其EXE:5200HighNA机器用于研发目的，然后将其投入生产14A节点。

VanderBrink还再次提出了一种新的超数值孔径EUV机器，但尚未对该机器做出最终决定——ASML似乎正在衡量行业兴趣，但只有时间才能证明它是否会实现。

当今的标准EUV机器使用波长为13.5nm且数值孔径(NA——收集和聚焦光的能力的量度)为0.33的光。相比之下，新的高数值孔径机器使用相同的光波长，但采用0.55NA来打印更小的特征。VanderBrink提出的超数值孔径系统将再次使用相同波长的光，但将NA扩大到0.75，以能够打印更小的特征。我们不确定提议的临界尺寸，但上面的ASML晶体管时间线显示它正在16nm金属间距（A3节点）处拦截并延伸到10nm（A2以下节点）。

根据上述路线图，Hyper-NA可能适用于单次曝光2DFET晶体管，但目前尚不清楚使用High-NA和多重曝光是否也能产生如此精细的间距。

如您在上面的第一张幻灯片中看到的，这台机器要到2033年左右才会问世。今天的High-NA机器已经花费了大约4亿美元。由于需要更大、更先进的镜子和改进的照明系统，Hyper-NA将是一个更昂贵的选择。

与其前代产品一样，Hyper-NA的目标是通过单次曝光打印更小的特征，以避免多重曝光技术（同一区域的多次曝光），这些技术往往会增加芯片制造过程的时间和步骤，同时也会增加出现缺陷的可能性，所有这些都会增加成本。VanDerBrink表示，继续开发光刻机和先进掩模将是提高印刷特征分辨率的关键。Hyper-NA还将使用改进的照明系统以获得最佳效果。ASML没有详细说明，但可以合理地认为，改进后的照明器将与更高功率的光源配对，以帮助增加剂量，以抵消0.75NA使用的更高镜面角度并提高产量。

VanderBrink还提议将公司未来机器的产量从目前的约200wph提高到未来的400到500wph。这是ASML可以控制成本的另一个杠杆，从而对抗每一代新芯片中每个晶体管价格上涨的趋势。

为了加快开发速度并降低成本，ASML已经使用其现有的LowNATwinscanNXE:3600EUV机器作为其新HighNA机器的构建模块。ASML的LowNA型号采用模块化设计，使该公司能够利用成熟的技术和模块为其新工具服务，并且该公司只在需要时添加新模块。

但是，还有更多优化空间。VanderBrink认为，在未来十年内，该公司在创建新工具时将加倍采用模块化设计理念。拟议的长期路线图显示，LowNA、HighNA和HyperNA都具有越来越通用的模块化平台和共享组件。这种设计是ASML可以控制成本的另一个杠杆。

芯片行业似乎拥有通过使用LowNA和HighNA工具构建的全栅极(GAA)和互补场效应晶体管(CFET)的坚实未来发展跑道，但除了超NA之外，还没有真正的候选者站出来可能实现未来几代工艺节点技术。与往常一样，成本是关键因素，但ASML显然已经在考虑如何让Hyper-NA定价方程对其客户更具吸引力。

台积电改变心意？

台积电先前一再表示，阿斯麦（ASML）的高数值孔径极紫外光机台（High-NAEUV），太过昂贵，2026年前使用没有太大的经济效益，但日前台积电总裁魏哲家密访ASML总部，让外界不禁猜测，台积电是否改变心意。

综合科技媒体wccftech和韩媒BusinessKorea报导，消息人士指出，魏哲家缺席23日登场的台积电2024年技术论坛台湾场，于26日造访了ASML荷兰总部，以及工业雷射公司创浦（TRUMPF）的德国总部。

金融分析师奈斯泰德（DanNystedt）28日在X平台发文写道，台积电似乎加入了追逐下一世代EUV设备之战，即High-NAEUV机台，理由是魏哲家访问ASML与雷射供应商创浦，而非参与在台湾举行的技术论坛。业界推断，魏哲家的到访，显示台积电想买High-NAEUV，此种设备对2纳米以下制程极为关键。ASML去年底已出货首台High-NAEUV给英特尔。

分析指出，台积电管理层似乎决定拜访ASML，确保全球半导体的主导地位。

台积电原本打算2026年下半量产1.6纳米制程后，再导入High-NAEUV。High-NAEUV设备报价高达3.8亿美元，约新台币123亿元，较EUV高出逾一倍。

台积电的竞争对手英特尔和三星电子，都已有所行动。英特尔想借着High-NAEUV，达到难以超越的领先优势。最先出货的几台High-NAEUV，都送往英特尔的晶圆代工部门。英特尔想先在1.8纳米试用此种设备，之后正式导入于1.4纳米制程。

三星集团会长李在镕则已在4月亲访ASML关键伙伴蔡司的德国总部，拜会ASML执行长傅凯与蔡司执行长兰普雷希特，以强化三方的半导体联盟。