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2018年12月底,海外有消息傳出,總部位於荷蘭代爾夫特的新一代光刻機製造商Mapper Lithography Holding B.V. 已經進入破產清算階段。其還款期延至2019年4月。
目前,Mapper Lithography能否再生尚不清楚。如果Mapper再生無望,其多電子束系統光刻技術的損失將非常可惜。
不過已有包括多家中國公司在內的全球買家對此收購有興趣,但是,破產公司希望能夠整體出售。
多電子束系統的優勢和弱點
傳統光刻的速度非常快,但有一個缺點:圖形的解析度(細節識別)受到光波長的限制,並且已經達到了一個極限。儘管如此,仍然可以使用其它先進技術來使得圖像進一步縮小,但這些技術都是非常昂貴的。相應的機器和掩模也非常昂貴,只有當客戶的產品需求達到一定的數量,製造商才能負擔得起這樣的機器和掩模花費。目前一臺EUV光刻機的售價高達1.2億歐元。
這就導致了一個問題:儘管新的光刻技術能夠製備更小尺寸的晶片,但是只有少數的晶片公司能夠承擔如此巨大的製造費用。而對於小批量的產品的需求,就很難保證了。
電子束光刻可以滿足小批量的產品的需求。電子束具有很高的解析度,較大的焦深與靈活性。其主要特點就是可以獨立地控制電子束書寫,從而不需要掩模。這使得新設計晶片的啟動成本很低,就使得小客戶能夠負擔得起,能實現少量的投產。
既然有如此多的優勢,那麼為什麼目前晶片生產中很少使用電子束光刻呢?原因在於控制電子束移動的速度遠低於光速,因此晶片生產的過程要慢得多。
Mapper Lithography發展歷程
Mapper Lithography的光刻機技術源自代爾夫特理工大學的1990年代的研究成果,2000年5月從代爾夫特理工大學進行剝離,並成立公司。
Arthur del Prado是Mapper Lithography的基石投資人。2001年Mapper Lithography進行了3.2億歐元的融資,其中Arthur del Prado投資了1.8億歐元。Arthur del Prado被譽為半導體裝備產業之父,參與創辦ASMI、ASML和Besi公司,從1964年到2008提擔任ASMI的CEO。
2007年推出第一臺演示機,證明了該技術的可行性;公司表示,已經驗證了該設備可實現了大面積平行電子束繪製,並適用於32納米技術。
2009年公司獲得荷蘭經濟事務部下屬SenterNoven機構多達1000萬歐元(約合1470萬美元)的補貼。公司將利用此筆補貼資金開發無掩模光刻試用版設備,將含有超過10000道平行電子束,從而將會在晶圓上直接形成圖樣,降低普通光刻設備上由於採用掩模版而帶來的高昂成本。
2009年9月在法國的CEA-Leti安裝300mm電子束無掩膜光刻設備,用於為期三年的Imagine計劃,開發22nm及以下的IC製程技術。
2009年10月在臺積電(TSMC) FAB12安裝300mm多電子束無掩膜光刻工具,用於22nm工藝研發和器件原型製作;雙方工程師們合力將電子束直寫能力整合至工藝中,以供未來更先進的技術世代使用。
2013年俄羅斯納米技術集團Rusnano提供8000萬美元資金支持,2014年建立莫斯科製造工廠,2015年推出第一臺示範機FLX-1200並成功安裝於位於法國Grenoble的法國原子能委員會電子與信息技術實驗室(CEA-LETI)進行測試,不過每天晶圓的產能只有3片。
Mapper的實力
據公開資料稱,Mapper的多電子束系統的生產速度遠遠高於其他同類電子束技術。
Mapper通過大量增加電子束的數量來解決生產速度這個難題。據悉,Mapper的多電子束系統基於兩項技術:一是使用電子光學系統來控制每條電子束的開關;二是應用一列MEMS透鏡來精確聚焦平行電子束。Mapper的多電子束系統可以使得幾十萬個電子束在同一時間進行書寫。這使得多電子束系統也適合於大規模量產晶片。
而且,Mapper的多電子束系統可以和傳統光刻機並行使用,實現互補。即使在現有的生產流程中,也可以添加Mapper的多電子束系統,例如,可以使用多電子束曝光取代傳統光刻,提高一個關鍵層的解析度、增加一小塊集成存儲器的容量、或增加關鍵層的聚焦深度。這樣做不僅能簡化不同功能模塊的集成工藝,甚至可以減少光刻層數;而且這種取代並不需要製備昂貴的掩模。
近年來,Mapper研發的重點都集中在提升生產速度,從而實現更高的產量,每年圓晶片設計產能超過5000片,甚至10,000片。
目前,市場上較小尺寸晶片在某些特定應用需求在不斷增長,使得以產量為單一維度的衡量標準發生了變化:新設計晶片產能不超過1000片,甚至在某些情況下,其產能小於10片。這些晶片用於包括國防、安全或醫療領域,因為在這些領域對獨特晶片的需求日益增長。
Mapper的第三代平臺FLX,第一級模塊有65000個子束流,與上一代的110個子束流相比這是一個巨大的飛躍,這個子束流的數目還可以進一步提高。FLX的設計著眼未來:支持解析度、套刻誤差、產能和襯底類型的可擴展方案。陣列設計可擴展到650000個子束流。設備佔用空間小,保留有足夠的維修和服務空間。每天40片或更高的產能在不遠的將來就能實現。
在保持系統服務性及易操作性的同時,將多臺機器集成為一體,可同時集成2-10個系統
集成的系統,使得單位面積內擁有更高的產出。
Mapper的多電子束系統是一套智能化且用途廣泛的工具,能夠使得很多新的應用成為可能。其中一項應用是在晶片硬體上直接植入安全系統,而不是通過軟體編程的方式實現,這為晶片加密提供了更好的能力和更多的可能性,使得每一片晶片都能成為獨特的存在。