同樣是造7納米晶片,為什麼EUV光刻機比DUV光刻機貴一倍?

2020-09-06 嘟嘟聊數碼

光刻機作為生產製造半導體晶片的關鍵設備,其技術和先進程度直接影響著晶片的工藝和性能,比如說目前非常熱門的7nm級晶片,臺積電和三星基本都採用ASML生產的EUV光刻機來製造,產能也開始趨於穩定,然而,很多人可能認為想要造7nm晶片就只能靠EUV光刻機,其實使用傳統的DUV光刻機也是可以製造的。

僅僅從價格上來說,DUV光刻機就比EUV光刻機便宜太多了,像ASML生產的一臺EUV光刻機價格可能高達1.2億歐元,折合人民幣10億元左右,被人們稱之為「天價」光刻機。而相對來說,成熟的高端DUV光刻機要價只有5.8億人民幣左右,價格幾乎比EUV光刻機便宜一半,雖然同樣很貴,但是一臺EUV光刻機都快頂兩臺DUV光刻機了。

當年,臺積電第一代7nm晶片其實就是使用這類DUV光刻機製造的,比如說高通驍龍855,華為麒麟980都是這類光刻機參與生產製造的晶片,而後來的EUV光刻機上馬之後,臺積電的代工價格立馬水漲船高,裡面的原因自然少不了光刻機成本的大幅上升。

為什麼同樣製造7nm晶片,EUV光刻機卻這麼貴?這恐怕得從製造原理上說起,DUV其實就是指193nm波長的光刻機,分乾式和液浸式。基本上液浸式一次曝光可以搞定45-28的工藝,所以這個製程節點也是DUV光刻機發揮作用的主要時期,而對於10nm及7nm的先進工藝,那麼DUV光刻機就要用多重曝光技術,通過更多的曝光次數來達到目標。

一顆晶片的多次曝光付出的代價是巨大的,晶片每一次曝光貴的離譜,其實一次都夠燒錢了,更別提反覆曝光了,所以說曝光次數越多,晶片的量產成本越高,而且良品率也不好控制,這不管是對於臺積電這樣的代工方,還是高通和華為這樣的客戶方都是難以接受的,所以說7nm工藝用DUV光刻機不能是長期方案。

而EUV光刻機就不一樣了,EUV是高能紫外線,波長大概是10nm到124nm,起步就可以製造7nm工藝級別的晶片,甚至為未來5nm和3nm以後的晶片做好了準備,不需要多次曝光就可以完成,所以儘管價格貴,但是長期使用的話對控制成本和風險優勢很大。

而EUV光刻機之所以這麼貴,主要是其中涉及精密光學、精密運動、精密物料傳輸、高精度微環境控制等多項先進技術,是所有半導體製造設備中技術含量最高的設備,雖說EUV光刻機只有ASML生產,但是卻是英特爾、三星和臺積電等諸多巨頭多年投入研發的結果,所以說短期內指望EUV光刻機降價很不現實,這也是未來掌握先進晶片製造技術的關鍵。

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  • 同樣能造7nm晶片,EUV光刻機的價格,為何比DUV貴一倍?
    在晶片製造過程中,需要經過光刻、刻蝕、拋光等多種步驟。其中,光刻成本佔比最高,達到30%。光刻機高昂的售價,是造成光刻成本頗高的一大原因。目前,業界主要有DUV光源與EUV光源兩大類型光刻機,當前主流的7nm晶片,二者均能夠勝任。
  • 同樣能造出7nm晶片,EUV光刻機的價格,為何比DUV貴一倍?
    在晶片製造過程中,需要經過光刻、刻蝕、拋光等多種步驟。其中,光刻成本佔比最高,達到30%。光刻機高昂的售價,是造成光刻成本頗高的一大原因。目前,業界主要有DUV光源與EUV光源兩大類型光刻機,當前主流的7nm晶片,二者均能夠勝任。
  • 挖走臺積電100名工程師無用,有7納米光刻機,卻造不出晶片?
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  • EUV光刻機到底是什麼?為什麼這麼貴?
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    近日,受全球性新冠疫情影響,歐洲各國自顧不暇,先有義大利、西班牙相繼淪陷,後有英國、丹麥、瑞典「放棄治療」,如今,手握世界頂級晶片光刻機的荷蘭,在疫情面前也不得不低頭。要知道,中國向荷蘭申請高價進口光刻機已久,目前也只有中芯國際從荷蘭進口的一臺大型光刻機順利進入廠區,華為、中興等一些高科技研發企業始終沒能如願拿到這臺「神器」。
  • 全世界就兩個國家掌握,光刻機為什麼這麼難造?
    此消息一出,大家一方面因為美國的制裁感到憤怒,另一方面,則是非常驚訝,同時還感到了無法理解,現在的科技水平已經這麼高了,華為更是國內的優秀企業,為什麼晶片還得靠別人,而自己卻沒有能力造呢很遺憾,但是事實就是如此,高端晶片,不但華為現在還造不出來,國內也很少有企業的製造水平能達到這種地步,最關鍵的原因就是,我國在半導體領域的技術還不夠高,還沒有達到那個高度,所以沒有條件建造出精度更高光刻機,而如果沒有光刻機的話,就完全沒有辦法造出符合條件的高端晶片。
  • 什麼是EUV光刻機?為什麼大家都在追求它?
    ASML最新的NEX:3400C光刻機首先我們了解一下什麼是EUV光刻機在《超能課堂(66):沙子做的CPU,憑什麼賣那麼貴?》這批文章中我們已經介紹過晶片是怎麼造出來的了,紫外線曝光是其中一步,而這個步驟就是由光刻機所執行的,它是晶片生產的核心,也是這個步驟決定了晶片的製程工藝。而光刻的工作原理,大家可以想像一下膠片照片的衝洗,掩膜版就相當於膠片,而光刻機就是衝洗臺,它把掩膜版上的晶片電路一個個的複製到光刻膠薄膜上,然後通過刻蝕技術把電路「畫」在晶圓上。
  • 上海微電子剛突破到28nm光刻機,ASML已經有了7nm EUV光刻機
    上海微電子剛突破到28nm光刻機,ASML已經有了7nm EUV光刻機。造出頂級光刻機很難,但是上海微電子不會放棄!中芯國際、比亞迪半導體、華為等中國企業都在等著上海微電子的突破。光刻機是晶片製造的核心所在,7nm與5nm性能過剩只是對於普通用戶而言。科學領域依然需要高性能的晶片。沒有高精度的光刻機就造不出高性能的晶片,臺積電能夠承包全球近一半的晶片代工訂單,因為它有技術積累和最頂尖的光刻機。中芯國際同樣有技術積累,比不過臺積電但也夠用。
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