半導體微影技術（lithography）終于迎來全新世代交替，過去10年主導半導體關鍵制程的浸潤式（immersion）微影技術，將在今年開始轉向新一代的極紫外光（EUV）。晶圓代工龍頭臺積電將在3月開始啟動支援EUV技術的7+納米量產計畫，支援EUV的5納米亦將同步進入試產。

三大半導體廠微影技術進度一覽

臺積電EUV制程進入量產階段，對半導體產業而言是一項重大里程碑，EUV技術可以讓摩爾定律持續走下去，理論上將可推進半導體制程至1納米。

雖然臺積電第一代支援EUV技術的7+納米，只有少數幾層光罩層會利用EUV完成，但包括海思、輝達（NVIDIA）、超微（AMD）、博通、高通等都將陸續導入7+納米制程量產。

不過根據業界消息，蘋果今年下半年推出的新一代A13應用處理器，并不會采用臺積電支援EUV技術的7+納米，而是會采用加強版7納米（7nm Pro）制程量產。業界預期，蘋果正在研發中的A14應用處理器才會是首款采用EUV的芯片，預期明年采用臺積電5納米制程量產。

為了加快EUV制程學習曲線，臺積電支援EUV的7+納米量產之際，預期有一半光罩層會采用EUV技術的5納米，亦將同步進入風險試產階段。臺積電與大同盟（Grand Alliance）伙伴密切合作打造EUV生態系統，包括業界傳出臺積電已對EUV設備大廠艾司摩爾（ASML）擴大采購30臺設備，晶圓傳載方案廠家登亦成為最主要的EUV光罩盒供應商。

臺積電總裁暨執行長魏哲家在日前法人說明會中指出，7+納米良率推進情況良好，預期第二季后進入量產階段，臺積電已經與數家客戶合作，協助其第二代或第三代產品設計導入7+納米制程。臺積電預期價格更好的7+納米量產后，將可在未來幾年為7納米世代帶來更大的成長空間。至于5納米目前研發進度符合預期，今年上半年會有客戶完成芯片設計定案（tape-out），明年上半年將進入量產階段。

臺積電7+納米雖然只有部份光罩層采用EUV技術，但仍可提升電晶體密度約20％，并在同一運作效能下降低功耗約10％。至于5納米采用EUV光罩層更多，與7納米相較預期可提升電晶體密度達1.8倍或縮小芯片尺寸約45％，同一功耗下提升運算效能15％，或同一運算效能下降低功耗20％。臺積電亦計畫在5納米世代加入極低臨界電壓（Extremely Low Threshold Voltage，ELTV）技術，協助客戶將運算效能提升至25％。

延伸閱讀：EUV技術為摩爾定律延命

隨著芯片功能愈趨強大，在半導體制程愈趨復雜的情況下，摩爾定律的推進已經放緩，以臺積電、三星、英特爾等三大半導體廠目前采用的浸潤式（immersion）微影及多重曝影（multi-patterning）技術來說，若要維持摩爾定律的制程推進速度，芯片成本會呈現等比級數般飆升。也因此，能夠明顯減少芯片光罩層數的極紫外光（EUV）微影技術，將可為摩爾定律延命。

摩爾定律除了每18～24個月可讓芯片中電晶體數量增倍的技術推進，還包含了經濟層面上的益處。事實上，過去20年因為摩爾定律的推進順利，芯片的單位制造成本可以逐年降低，并造就了個人電腦的普及，以及智慧型手機的人手數機的情況。若半導體市場沒有摩爾定律的存在，芯片的成本難以有效降低，要用1,000美元以下價格買到電腦或手機幾乎是不可能的事。

不過，因為芯片制程的持續推進，電路要再進行微縮的難度愈來愈高，成本的提升速度也愈來愈快。以目前業界普遍量產中的14/16納米邏輯制程來看，設備的投資是28納米的數倍，換算下來芯片單位制造成本的降幅已經趨緩，而制程進入10納米或7納米后，芯片成本幾乎降不下來。也就是說，摩爾定律推進放緩，蘋果及三星等新款旗艦手機功能又要愈多，增加的芯片用量或功能要愈多，價格自然愈墊愈高。

為了解決這個問題，業界早在10年前就已經在討論在浸潤式微影技術之后，會不會有更好的技術來為摩爾定律延命。如今，隨著臺積電7+納米進入量產，EUV技術正式接棒演出，摩爾定律至少可再延續至3納米或1納米世代，雖說先進制程價格仍然居高不下，但長期來看，基于摩爾定律發展的經濟層面益處將可延續下去。

日月光投控營運長吳田玉曾指出，過去半導體業的創新就是摩爾定律，所以大家跟著走，但現在業界覺得摩爾定律的推進變慢了，但以他來看不是變慢，而是業界降低成本（ cost down）的本領不夠，導致摩爾定律的時間拉長，但摩爾定律另一個層面代表的經濟定律卻沒有變。

當然，靠EUV就要讓摩爾定律延續下去仍有許多挑戰，除了制程上的微縮，具異質芯片整合優勢的系統級封裝（SiP）技術，也被視為能讓摩爾定律持續下去的重要解決方案。也就是說，未來芯片不會是單一的芯片，而是一個次系統或微系統的概念，異質整合將是半導體產業另一重要發展方向。