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在第一套极紫外光
(EUV)
微影设备正式出货之前,荷兰半导体设备大厂
ASML
透露了产业界期待已久的后续计划;该公司表示将投资并与光学大厂蔡司
(Carl Zeiss )
合作,推出数值孔径
(numerical aperture
,
NA)
高于
0.5
的版本,但该新一代设备要到
2024
年以后才会量产。
ASML
表示准备投资
20
亿美元进行上述新设备的开发,将以
11
亿美元现金收购蔡司
24.9%
的股份;此外
ASML
将一次投资约
2.44
亿美元在合作研发专案上,并在接下来六年于资本设备以及其他需求方面加码投资
6
亿美元。
上述合作案再一次说明了半导体产业界追赶摩尔定律
(Moore'sLaw)
的任务,是如何地越来越复杂、得付出的代价也更高。目前最先进的芯片线宽小至
35
奈米,而第一代
EUV
系统将采用
0.33NA
的光学镜片实现约
13
奈米的线宽;而
0.5NA
版本将能实现约
8
奈米的线宽。
市场研究机构
VLSIResearch
总裁
RistoPuhakka
表示:「
ASML
在以往不曾直接投资供应链上的任何厂商,而且是收购那么大比例的股份;这显示要打造新一代的系统是个高风险任务,同时显示投资了大笔资金的
ASML
确实信心满满。」
除了宣布与蔡司的合作案讯息,
ASML
也表达了对其即将准备支援量产的第一代
EUV
系统之乐观预期;该公司执行长
Peter Wennink
表示:「预期到
2018
年,将有第一批采用现有技术之
EUV
扫描机的芯片在我们的客户生产线上量产出货。」
那些第一代以
EUV
微影设备量产的芯片,会是采用
ASML
将在明年正式出货、预期吞吐量可达每小时
125
片晶圆、微影叠对
(overlays)
误差容许度在
3
奈米以内的
NXE:3400B
系统;在最近的分析师会议上,
ASML
表示目前有
4
家逻辑芯片制造商、
2
家记忆体芯片制造商公开表示他们将在
2018
年左右采用
0.33NA
的
EUV
系统进行量产。
至于
0.5NA
系统预期将达到每小时
185
片晶圆产量,叠对误差容许度小于
2
奈米;在新一代的设备问世之前,
ASML
期望推出
0.33NA
系统的升级版,可支援每小时
145
片晶圆产量。
图表中2018年的星星符号数量代表将采用EUV设备量产的芯片厂商数量,在2024年的星星符号则是代表ASML预期届时将推出0.5NA系统(来源:ASML)
投资庞大成本将带来的庞大优势
尺寸差不多有一间小房间那么大的
EUV
系统,预期要价超过
1
亿美元;而今日最高价的步进机一台是
6,000
万美元起跳。
ASML
表示,该公司对蔡司的投资也是考量到了下一代光学零件所需的成本。
高度复杂的
EUV
系统是为了生产密度更高芯片之精细电路所需,但开发时程比预期延迟许久;以现有的浸润式步进机制造目前最高密度的芯片,得以两重或三重光罩才能实现,才能实现在技术上超越其光学设计限制的电路图形。
ASML预计明年正式量产第一代EUV系统NXE:3400b,接下来的新一代平台则是0.5NA系统(来源:ASML)
采用今日的浸润式步进机需要以三重或四重光罩才能实现的电路图形,若采用
0.33NA
的
EUV
系统预期只需要单一光罩步骤就可完成;不过半导体制程若再继续往更细微节点迈进,就算采用
EUV
设备也可能需要多重图形步骤,因此会有
0.5NA
设备需求。
ASML
技术长
Martin vanden Brink
在新闻声明中指出,新一代
(0.5NA)
系统将:「可在次
3
奈米节点为芯片制造商避免复杂且昂贵的
0.3NA
系统多重图形步骤,以单次曝光支援高生产力,并可降低单位成本。」
VLSI Research
的
Puhakka
表示,工程师们广泛预期,在第二代