ASML下一代EUV光刻机High-NA来了！

半导体行业花了十多年的时间来准备使用极紫外(EUV)光刻技术生产芯片所需的一切。看起来要达到下一个水平——具有高数值孔径的EUV所需的时间要少得多。

需要更高的分辨率

目前，最先进的芯片是5/4纳米级工艺，使用EUV光刻ASML的Twinscan NXE:3400C(及类似)系统，具有0.33数值孔径(NA)光学，提供13纳米分辨率。这种分辨率对于7 nm/6 nm节点(36 nm ~ 38 nm)和5nm (30 nm ~ 32 nm)的单模式方法足够好。但随着间距低于30纳米(超过5纳米节点)，13纳米分辨率可能需要双光刻曝光，这将在未来几年被使用。

对于3nm后的节点，ASML及其合作伙伴正在研究一种全新的EUV工具——Twinscan EXE:5000系列，具有0.55 NA(High-NA)透镜，能够达到8nm分辨率，可以避免3nm及以上的多图案。新的High-NA扫描仪仍在开发中，预计它们将非常复杂，非常大，而且昂贵——每台扫描仪的成本将超过4亿美元。High-NA不仅需要新的光学设备，还需要新的光源，甚至需要新的晶片来容纳更大的机器，这将需要大量的投资。

但为了保持半导体的性能、功率、面积和成本(PPAc)，领先的逻辑芯片和存储设备制造商愿意采用新技术，High-NA EUV扫描仪对于后3纳米节点至关重要。因此，对High-NA工具的需求非常高。

10 ~ 20套High-NA系统交付

几周前，ASML披露其在2022年第一季度收到了多份来自logic和DRAM客户的High-NA Twinscan EXE:5200系统(EUV 0.55 NA)订单。据路透社报道，最近该公司澄清说，他们已经获得了5个High-NA扫描仪的试点订单，将于2024年交付，并“超过5个”订单，用于从2025年开始交付具有更高生产率的后续型号。

有趣的是，早在2020 ~ 2021年，ASML就表示已经收到了三家客户的High-NA承诺，共提供多达12套系统。逻辑制造商通常是第一个采用前沿工具的，可以肯定的是，英特尔、三星代工和台积电承诺在2020 ~ 2021年获得预生产的High-NA扫描仪。此外，ASML已经开始建造首个High-NA系统，该系统将于2023年完成，并将被Imec和ASML客户用于研发用途。

“在高NA EUV方面，我们正在取得良好进展，目前已经开始在我们位于Veldhoven的新洁净室中集成第一个High-NA系统，”ASML首席执行官Peter Wennink说。“我们在第一季度收到了多个EXE:5200系统订单。本月，也就是4月，我们还收到了额外的EXE:5200订单。通过这些预订，我们现在收到了来自三个Logic和两个Memory客户的High-NA订单。EXE:5200是ASML的下一代High-NA系统，将为光刻性能和生产力提供下一步的发展。”

ASML的Twinscan EXE:5200比普通的Twinscan NXE:3400C机器要复杂得多，因此构建这些工具需要更长的时间。该公司希望在未来中期能够交付多达20套High-NA系统，这可能意味着其客户将不得不竞争这些机器。

“我们也在与我们的供应链伙伴讨论，以确保中期大约20个EUV 0.55NA系统的能力，”Wennink说。

英特尔率先采用预生产工具

到目前为止，唯一确认使用ASML High-NA工具的工艺技术是英特尔的18A节点，该节点曾计划在2025年进入大批量生产，大约在那时ASML开始交付其生产的High-NA EUV系统。但最近英特尔将18A的生产推迟到2024年下半年，并表示可以使用ASML的Twinscan NXE:3600D或NXE:3800E来生产18A，可能是通过多模式。

虽然英特尔的18A技术将大大受益于High-NA EUV工具，但看起来英特尔并不一定需要Twinscan EXE:5200机器用于该节点。在商业芯片上使用多模式意味着更长的产品周期、更低的生产率、更高的风险和潜在的更低的收益率(尽管后者不是一成不变的)。然而，英特尔似乎希望它的18A节点尽快到来，也许是因为它认为这是一个重要的工具，可以让它从台积电手中夺回工艺技术的领先地位。因此，如果工具按时完成，英特尔的更新计划现在是在18A的生命周期中逐步采用High-NA工具。

当然，对于18A的0.33 NA EUV扫描仪的使用是否会为英特尔和英特尔代工服务的客户提供足够的生产力还有待观察。但是，至少在2024年，英特尔将别无选择，只能使用它现有的机器。

台积电、三星、SK海力士、美光等半导体企业也将不可避免地采用High-NA EUV技术进行大规模生产。唯一的问题是这到底什么时候会发生。

审核编辑 ：李倩