如今,ASML已是妇孺皆知的公司,它是全球唯一能够制造极紫外光(EUV)光刻机的供应商。随着超大规模企业持续激进地扩张算力,我们在黄仁勋的五层AI蛋糕模型的几乎每一层都不断发现新的瓶颈,甚至深入到由一家味精制造商供应的绝缘薄膜。然而,尽管新的瓶颈层出不穷,AI扩张过程中始终存在一个关键性的制约因素:领先晶圆厂在尖端制程节点上生产晶圆的能力。

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换言之,这个瓶颈就是EUV产能,因为所有7纳米以下的制程节点都需要EUV光刻技术。在代工方面,提高EUV工具的运行时间和利用率可以增加产出,但仅限于一定限度。由于每年制造的设备数量有限——而代工厂又争相确保分配——在我们进入超大规模时代之际,EUV瓶颈问题似乎一如既往地严峻。ASML自然意识到这一点,因此历来将高数值孔径(High-NA)视为EUV的下一步发展方向。

这项技术能够在无需多次曝光的情况下印制更小的特征,从而显著降低制程节点持续微缩的复杂性。英特尔(Intel)是最早(也是最激进)的采用者之一,并发现从0.33 NA EUV(视为低数值孔径)转向0.55 高数值孔径 EUV,可以将曝光次数从3次减少到1次,同时掩模工艺步骤数也相应减少。

ASML的高数值孔径之路正迅速逼近量产

首台0.55 NA光刻机——具体型号为EXE:5000——于2023年第四季度出货,几乎又过了一年,直到2024年第三季度才在其上曝光了第一片晶圆。该机器产能可达110 晶圆/小时(WpH),而其后续机型EXE:5200B2025年第四季度首次交付客户,产能可达175 晶圆/小时(使用2025年公布的1000W激光源)。

生产也已达到重要里程碑,于2025年12月实现了50万片高数值孔径晶圆的产出。尽管我们为高数值孔径技术的实现等待了很长时间,但随着代工厂现已深入生产认证阶段,量产(HVM)似乎已近在咫尺。

“总而言之,我们看到通往量产的道路正在稳步推进,客户通过50005200b机型所取得的成果构建了非常良好的势头。”——克里斯·德·鲁伊特(Chris De Ruiter)ASML2026年SPIE国际光学与EUV光刻大会

迈向超数值孔径

0.55 高数值孔径之后,ASML近期推出了下一步:超数值孔径(Hyper-NA)。超数值孔径 EUV定义为数值孔径 > 0.75,将能够在A7节点(预计2033年左右实现量产)之后进一步向下微缩。为保持单次图形化方案的可行性,必须在2030年代后半期左右进一步提高数值孔径。

“那么,这张图告诉我们的是,如果你看一下微缩路线图的预测或预期,并结合所示的不确定性,那么我们很可能需要在下一个十年的后半期迈出下一步。”——乔斯·本肖普(Jos Benschop)ASML2026年SPIE国际光学与EUV光刻大会

幸运的是,与高数值孔径相比,超数值孔径不需要大幅增大光学元件尺寸。这使得ASML能够沿用高数值孔径所引入的高性能平台(机器型号以EXE:命名)。

如上图所示,增加数值孔径可以在光刻过程中减少掩模步骤的数量,这也带来了能耗的降低。因此,尽管超数值孔径无疑会推高工具成本(正如高数值孔径所做的那样),但最终它将变得可负担,从而推动EUV的未来发展,并随之推动半导体的未来。


文章标签: #EUV光刻 #ASML #半导体 #高数值孔径 #超算时代

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