——ASML已完成1nm晶片EUV光刻機設計
2020年11月中旬，日本東京舉行了 ITF（IMEC Technology Forum,. ITF）論壇。在論壇上，與荷蘭商半導體大廠艾司摩爾（ASML） 合作研發半導體光刻機的比利時半導體研究所(IMEC)正式公布了 3 納米及以下工藝的在微縮層面的相關技術細節。
根據其所公布的內容來看，ASML 對於 3 納米、2 納米、1.5 納米、1納米，甚至是小於 1 納米的工藝都做了清楚的發展規劃，代表著ASML 基本上已經能開發 1 納米工藝的光刻設備。
在論壇中，IMEC 公司總裁兼首席技術官 Luc Van den hove 在主題演說中先介紹了公司研究概況，強調透過與 ASML 的緊密合作，以及將下一代高辨識率極紫外光 (EUV) 光刻技術進行了商業化。IMEC公司強調，將繼續把工藝規模縮小到1nm及以下。包括日本在內的許多半導體公司相繼退出了工藝小型化，聲稱摩爾定律已經走到了盡頭，或者說成本太高，無利可圖。
根據臺積電和三星電子介紹，從 7 納米工藝技術開始，部分工藝技術已經推出了 NA=0.33 的 EUV 光刻設備，5 納米工藝技術也達成了頻率的提升，但對於 2 納米以後的超精細工藝技術，則還是需要能夠達成更高的辨識率和更高 NA （NA=0.55） 的光刻設備。
據IMEC介紹，ASML已經完成了作為NXE:5000系列的高NA EUV光刻系統的基本設計，但商業化計劃在2022年左右。這套下一代系統將因其巨大的光學系統而變得非常高大，很有可能頂在傳統潔淨室的天花板下。
ASML目前在售的兩款極紫外光刻機分別是TWINSCAN NXE:3400B和TWINSCAN NXE:3400C，3600D計劃明年年中出貨，生產效率將提升18%。
ASML過去一直與IMEC緊密合作開發光刻技術，但為了開發使用高NA EUV光刻工具的光刻工藝，在IMEC的園區裡成立了新的「IMEC-ASML高NA EUV實驗室」，以促進共同開發和開發使用高NA EUV光刻工具的光刻工藝。該公司還計劃與材料供應商合作開發掩模和抗蝕劑。
Van den hove最後表示：「邏輯器件工藝小型化的目的是降低功耗、提高性能、減少面積、降低成本，也就是通常所說的PPAC。除了這四個目標外，隨著小型化向3nm、2nm、1.5nm，甚至超越1nm，達到亞1nm，我們將努力實現環境友好、適合可持續發展社會的微處理器。」他表示，將繼續致力於工藝小型化，表現出了極大的熱情。
——臺積電大規模購買EUV光刻機，保持業界領先地位
近期媒體報導，臺積電錶示其部署的極紫外光(EUV)光刻工具已佔全球安裝和運行總量的50%左右，這意味著其使用的EUV機器數量超過了業內其他任何一家公司。為了保持領先，臺積電已經下單訂購了至少13臺ASML的Twinscan NXE EUV光刻機，將會在2021年全年交付，不過具體的交付和安裝時間表尚不清楚。同時，明年臺積電實際需求的數量可能是高達16到17臺EUV光刻機。
目前，臺積電使用ASML的Twinscan NXE EUV光刻機在其N7+以及N5節點上製造晶片，但在未來幾個季度，該公司將增加N6（實際上將在2020年第四季度或2021年第一季度進入HVM）以及同樣具有EUV層的N5P工藝。臺積電對EUV工具的需求正在增加是因為其技術越來越複雜，更多地方需要使用極紫外光刻工具處理。臺積電的N7+使用EUV來處理最多4層，以減少製造高度複雜的電路時多圖案技術的使用。
根據ASML的官方數據，2018年至2019年，每月產能約4.5萬片晶圓（WSPM），一個EUV層需要一臺Twinscan NXE光刻機。隨著工具生產效率的提高，WSPM的數量也在增長。如果要為一個準備使用N3或更先進節點製造工藝的GigaFab（產能高於每月10萬片）配備設備，臺積電在該晶圓廠至少需要40臺EUV光刻設備。
ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系統價格相當昂貴。早在10月份，ASML就透露，其訂單中的4套EUV系統價值5.95億歐元(約合7.03億美元)，因此單臺設備的成本可能高達1.4875億歐元(1.7575億美元)。也就是說，13套EUV設備可能要花費臺積電高達22.84億美元。
但在EUV工具方面，錢並不是唯一的考慮因素。ASML是唯一生產和安裝EUV光刻機的公司，它的生產和安裝能力相對有限。在對其生產工藝進行調整後，該公司認為可以將單臺機器的周期縮減到20周，這樣一來，每年的產能將達到45到50套系統。
2020年前三季度，ASML已經出貨了23臺EUV光刻機，預計全年銷售量比2020年原計劃的35臺少一點。截至目前，ASML已累計出貨83臺商用EUV光刻機（其中包括2015年第一季度至2020年第三季度銷售的NXE:3350B、NXE:3400B和NXE:3400C）。如果臺積電官方關於擁有全球已安裝和運行Twinscan NXE光刻機中約50%這個說法是正確的，那麼目前可能已經擁有30至40臺EUV光刻機。
臺積電不是唯一採購大量EUV光刻機的半導體製造商。三星目前只使用EUV工藝來生產其7LPP和5LPE SoC以及一些DRAM，但隨著三星晶圓廠擴大EUVL工藝在生產上的應用，三星半導體也提高了基於EUV工藝的DRAM的生產，最終將不可避免地採購更多的Twinscan NXE光刻機。預計英特爾也將在2022年開始使用其7nm節點生產晶片時，將開始部署EUVL設備，很可能在未來幾年成為EUVL設備的主要採用者之一。
未來幾年全球對EUV光刻機的需求只會增加，但從目前的情況來看，在未來一段時間內，臺積電仍將是這些光刻設備的主要採購者，三星和英特爾將緊隨其後。
——三星加強與ASML的技術和投資合作
近日，包括CEO Peter Burnink在內的ASML高管於訪問了三星的半導體工廠，討論了在EUV光刻機供應和開發方面的合作。
ASML高管與三星副董事長金基南進行了會談。業內人士認為，三星在此次會談中要求ASML供應更多的EUV光刻機，並討論了雙方在開發下一代EUV光刻機方面的合作。
據悉，三星需要更多的EUV光刻機來擴大其在全球晶圓製造市場的份額。然而，作為世界上唯一的EUV光刻機製造商，ASML向臺積電提供的設備要多於三星。因此三星希望與ASML建立技術聯盟，以確保下一代EUV光刻機的供應。對於ASML來說，與三星的投資合作是必要的，因為開發下一代EUV光刻機需要大量投資。
該報導指出，三星希望投資開發高數值孔徑的EUV光刻機，以提高半導體微製造所需的電路解析度。該設備的價格預計為每臺5000億韓元，比目前的EUV設備高出2到3倍。ASML計劃在2023年年中推出該設備的原型，三星則希望優先獲得ASML的供應，以在技術上領先臺積電。
不過，三星一位官員表示，會議並沒有做出具體的投資決定。他說，ASML高管到訪三星是為了回應李在鎔10月份訪問ASML總部。另有消息稱，ASML的高管此次還會面了SK海力士總裁李石熙，雙方討論了擴大UV設備供應和促進合作的途徑。
——對中國大陸出口持開放態度，EUV等出口許可證
2020年11月上旬， ASML全球副總裁、中國區總裁沈波透露，2020年二、三季度，該公司發往中國大陸地區的光刻機臺數超過了全球總臺數的20%。然而在2020年的進博會上，ASML僅展示了DUV光刻機，並沒有展示新的EUV光刻機。
對此，沈波表示，EUV光刻機目前還在等荷蘭政府的出口許可證。該公司須在遵守法律法規的前提下進行光刻機出口。沈波強調，該公司對向中國出口光刻機保持很開放態度。自30年前進入中國市場以來，該公司在中國總計為客戶提供了700多臺裝機。
來源：中國半導體論壇
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