縮小晶體管尺寸對(duì)于持續(xù)提升芯片性能至關(guān)重要,半導(dǎo)體行業(yè)從未停止探索縮小晶體管尺寸的方法。
ASML 首席技術(shù)官 Martin van den Brink 在 2022 年 9 月接受采訪時(shí)表示,光刻技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的創(chuàng)新發(fā)展之后,High-NA EUV 可能走到了該技術(shù)的盡頭。
ASML 經(jīng)過(guò) 1 年多的探索,有種船到橋頭自然直,柳暗花明又一村的突破,Brink 在《2023 年度報(bào)告》中提出了 Hyper-NA EUV 概念,有望 2030 年問(wèn)世。
IT之家翻譯 Brink 在《報(bào)告》中內(nèi)容如下:
NA 高于 0.7 的 Hyper-NA 無(wú)疑是新機(jī)遇,將成為 2030 年之后的新愿景。Hyper-NA 和邏輯電路息息相關(guān),成本比 High-NA EUV 雙重曝光(Double Patterning)更低,也為 DRAM 帶來(lái)新機(jī)遇。
而對(duì)于 ASML 來(lái)說(shuō),Hyper-NA 可以推動(dòng)我們的整體 EUV 能力平臺(tái),以改善成本和交付周期。
Low-NA EUV
ASML 現(xiàn)有的 Low-NA EUV 光刻工具孔徑數(shù)值(NA)為 0.33,線寬 / 關(guān)鍵尺寸(CD)為 13.5nm,單次曝光下能夠產(chǎn)生最小 26nm 的金屬間距、25-30nm 的 T2T(針尖對(duì)針尖,切割線末端之間的距離)互連間距,足以生產(chǎn) 4nm / 5nm 工藝的芯片。
而 3nm 工藝需要 T2T 互連間距縮短到 21-24nm,臺(tái)積電的 N3B 工藝技術(shù)使用 Low-NA EUV 光刻工具,通過(guò)雙重曝光的方式,來(lái)盡可能地縮短間距,因此成本大幅提升。
ASML 近期開(kāi)始向英特爾交付的 High-NA EUV 的孔徑數(shù)值為 0.55,其線寬為 8nm,理論上可以打印最小 8nm 的金屬間距產(chǎn)品,對(duì)于 3nm 工藝來(lái)說(shuō)非常有用,在雙重曝光下甚至可以生產(chǎn) 1nm 芯片。
ASML 的 High-NA Twinscan EXE 光刻機(jī)代表了該公司技術(shù)的巔峰,每臺(tái)設(shè)備重達(dá) 150,000 公斤,相當(dāng)于兩架空客 A320 客機(jī),需要 250 個(gè)集裝箱運(yùn)輸,運(yùn)到客戶手里后還要再由 250 名工程師花費(fèi)六個(gè)月的時(shí)間組裝。
金屬間距在 1nm 之后會(huì)更小,因此 ASML 需要更先進(jìn)的工具,這也引出了 Hyper-NA EUV 概念。
Brink 在接受 Bits &Chips 采訪時(shí)證實(shí),公司正在研究 Hyper-NA 技術(shù)的可行性,不過(guò),目前還沒(méi)有做出最終決定。
ASML 正在調(diào)查開(kāi)發(fā) Hyper NA 技術(shù),繼續(xù)推進(jìn)各項(xiàng)光刻指標(biāo),其中 NA 數(shù)值將超過(guò) 0.7,預(yù)計(jì)在 2030 年左右完成。
提高投影光學(xué)器件的數(shù)值孔徑背后不僅需要付出高昂的成本,而且需要重新設(shè)計(jì)光刻工具,意味著在 High-NA EUV 基礎(chǔ)上可能還要再擴(kuò)大尺寸,而且需要開(kāi)發(fā)新的組件,成本不可避免地上漲。
根據(jù)微電子研究中心 (IMEC) 的路線圖,2030 年左右應(yīng)該能推進(jìn)到 A7 0.7nm 工藝,之后還有 A5 0.5nm、A3 0.3nm、A2 0.2nm。
IT之家查詢 ASML 公司資料,一臺(tái) Low-NA EUV Twinscan NXE 機(jī)器售價(jià)起步 1.83 億美元,如果需要其它配置還需要額外加錢(qián)。
而一臺(tái) High-NA EUV Twinscan EXE 工具的起步價(jià)格為 3.8 億美元,可以預(yù)見(jiàn) Hyper-NA 的起步價(jià)格會(huì)更高,甚至可能翻倍。