眾所周知，目前 ASML 是全世界當(dāng)之無愧的光刻機(jī)巨頭，技術(shù)實力領(lǐng)先日本一眾廠商，甚至此前總市值超 2800 億歐元成為總市值最高的歐洲科技企業(yè)。

CNBC 報道稱，這家瘋狂的荷蘭公司現(xiàn)在正在制造一種“可以重新定義電子產(chǎn)品”的機(jī)器。

據(jù)稱，ASML 正在開發(fā)一種新版本的極紫外光刻機(jī)，將成為世界上最先進(jìn)的芯片制造機(jī)器。新機(jī)器可以讓芯片制造商研制出更復(fù)雜的芯片，為下一代電子設(shè)備提供動力。

今年 7 月，英特爾首席執(zhí)行官 Pat Gelsinger 表示，該公司有望成為 ASML 新機(jī)器的第一個接收者，該機(jī)器被稱為 High NA（高數(shù)值孔徑）。

EUV 機(jī)器如何工作

EUV 光刻機(jī)可將異常狹窄的光束照射到經(jīng)過“光刻膠”化學(xué)處理過的硅晶圓上。在光線接觸到化學(xué)物質(zhì)的地方，晶圓片上就會產(chǎn)生復(fù)雜的圖案，這些圖案事則是由設(shè)計者事先精心規(guī)劃的。這個過程被稱為光刻技術(shù)，它就是目前集成電路上晶體管的出處。

晶體管是現(xiàn)代電子產(chǎn)品基本組成部分之一，從而使電流能夠在電路周圍流動。一般來說，芯片上的晶體管越多，芯片的性能就越強(qiáng)，效率也就越高。

據(jù)了解，并非 ASML 所有光刻機(jī)都支持 EUV 功能。EUV 是該公司近年為大批量生產(chǎn)引入的最新技術(shù)，而 DUV（深紫外線）仍然是半導(dǎo)體行業(yè)的主力需求。

塔夫斯大學(xué)弗萊徹法律與外交學(xué)院助理教授克里斯?米勒 (Chris Miller) 表示，芯片制造商希望在光刻技術(shù)中盡可能使用最窄的光波（波長），這樣他們就可以在每塊硅晶圓片上實現(xiàn)更多的晶體管。

開發(fā)新機(jī)器

與 ASML 目前的 EUV 光刻機(jī)相比，高 NA 版本將更大、更昂貴且更復(fù)雜。

“它包括一種新穎的光學(xué)設(shè)計，需要明顯更快的階段，”ASML 發(fā)言人告訴 CNBC。他們補(bǔ)充說，高 NA 機(jī)器具有更高的分辨率，這將使芯片面積縮小 1.7 倍，芯片密度增加 2.9 倍。

“有了這個平臺，客戶將大大化簡制造步驟，”發(fā)言人繼續(xù)說道?！斑@將成為他們引入該技術(shù)的理由。該平臺可顯著降低缺陷、成本和周期?！?/p>

▲ 圖源 ASML

從目前已知的信息來，每臺 EUV 光刻機(jī)都采用了超過 100000 個零組件，它們來自全球各大尖端科技廠商。直觀一點(diǎn)，它們大概需要 40 個貨運(yùn)集裝箱或四架大型噴氣式飛機(jī)來運(yùn)輸。據(jù)報道，每一套光刻機(jī)的成本約為 1.4 億美元。

“他們并沒有進(jìn)行限制，”米勒補(bǔ)充道，該公司的新型光刻機(jī)將支持在硅晶圓上進(jìn)行更具體的蝕刻。

第一臺高 NA 機(jī)器仍在開發(fā)中，預(yù)計從 2023 年開始提供先行體驗，以便芯片制造商可以更快地開始驗證并學(xué)會如何使用。然后，客戶可以在 2024 年和 2025 年將以此進(jìn)行自己的研發(fā)工作。從 2025 年開始，它們很可能用于大批量制造。

今年 7 月，英特爾首席執(zhí)行官 Pat Gelsinger 表示，該公司有望成為 ASML 高 NA 機(jī)器的第一個接收者。

“我敢打賭，他為這個“首發(fā)”付出了很多利益，因為他肯定不是唯一一個想先拿到這臺機(jī)器的人，”米勒說。

英特爾銷售和營銷副總裁 Maurits Tichelman 對此表示：“高 NA EUV 是 EUV 路線圖上的下一個重大技術(shù)變革”，“我們已準(zhǔn)備好接收業(yè)內(nèi)首款量產(chǎn)的高 NA EUV 光刻機(jī)，并爭取在 2025 年推出新產(chǎn)品”不過他拒絕透露英特爾訂購了多少臺新機(jī)器。

Tichelman 說，新的高 NA EUV 工具從 0.33 光圈鏡頭轉(zhuǎn)變?yōu)楦?xì)膩的 0.55 光圈，從而實現(xiàn)了更高分辨率的操作。

據(jù)悉，更高的孔徑可使得機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生更寬的 EUV 光束，然后撞擊晶圓時產(chǎn)生的強(qiáng)度就越大，從而提高蝕刻線條的精確度。這反過來又可以實現(xiàn)更精細(xì)的形狀和更小的間距，從而增加晶體管密度。

Gartner 半導(dǎo)體分析師 Alan Priestley 稱，ASML 的新機(jī)器將允許芯片制造商制造 3nm 以下的芯片。目前世界上最先進(jìn)的芯片都在 3nm 及以上。

Priestley 補(bǔ)充說，高 NA 機(jī)器將耗資約 3 億美元（超 19 億人民幣），是現(xiàn)有 EUV 機(jī)器的兩倍，并且它們還需要更復(fù)雜的新鏡頭技術(shù)。

芯片是如何制造的

芯片通常是由一個晶圓片上的 100-150 個硅層組成，只有最復(fù)雜的設(shè)計才會需要 EUV 機(jī)器，目前大部分芯片都可以用 DUV 機(jī)器制造。當(dāng)然，ASML 也制造其他工具。

正如上面提到的，這是全球頂尖供應(yīng)鏈合作的產(chǎn)物，往往每一臺 EUV 機(jī)器都需要數(shù)年時間才能完成，而 ASML 一年只能出貨這么多。從財務(wù)數(shù)據(jù)來看，它去年僅售出了 31 部，而且這么多年總共只生產(chǎn)了 100 部左右。

埃森哲 (Accenture) 全球半導(dǎo)體主管 Syed Alam 表示:“與傳統(tǒng)的 EUV 機(jī)器相比，High NA 機(jī)器可提供更大的透鏡，也就能夠刻出更精細(xì)的圖案，從而能夠高效地量產(chǎn)更強(qiáng)的芯片?！?/p>

他透露:“芯片制造商不得不依賴雙重或三重模式，這非常耗時”“使用高 NA EUV 機(jī)器，他們能夠在一層上直接完成這些功能，從而實現(xiàn)優(yōu)異的周期和工藝靈活性?！?/p>

Alam 表示，芯片制造商也因此必須在更好的性能和更高的成本之間進(jìn)行權(quán)衡“這對于高分辨率的 EUV 機(jī)器來說尤其如此，因為大鏡頭也就意味著更高的采購成本和維護(hù)成本?！?/p>

在上月的 ITF 大會上，半導(dǎo)體行業(yè)大腦 imec（比利時微電子研究中心）公布的藍(lán)圖顯示，2025 年后晶體管進(jìn)入埃米尺度（?，angstrom，1 埃 = 0.1 納米），其中 2025 對應(yīng) A14（14?=1.4 納米），2027 年為 A10（10?=1nm）、2029 年為 A7（7?＝0.7 納米）。

當(dāng)時 imec 就表示，除了新晶體管結(jié)構(gòu)、2D 材料，還有很關(guān)鍵的一環(huán)就是 EUV 光刻機(jī)。其透露，0.55NA 的下代 EUV 光刻機(jī)一號試做機(jī)（EXE:5000）會在 2023 年由 ASML 提供給 imec，2026 年量產(chǎn)。

據(jù)悉，相較于當(dāng)前 0.33NA 的 EUV 光刻機(jī)，0.55NA 有了革命性進(jìn)步，它能允許蝕刻更高分辨率的圖案。