為了順利用上極紫外光刻（EUV）技術(shù)來生產(chǎn)芯片，半導(dǎo)體行業(yè)耗費了十多年時間才走到今天這一步。不過從荷蘭阿斯麥（ASML）最近更新的 2024-2025 路線圖來看，抵達(dá)具有高數(shù)值孔徑的下一階段，所需時間將要少得多。據(jù)悉，當(dāng)前市面上最先進的芯片，已經(jīng)用上了 5 / 4 nm 的制造工藝。
借助 ASML Twinscan NXE:3400C 或類似的系統(tǒng)，結(jié)合具有 0.33 數(shù)值孔徑（NA）的光學(xué)旗艦，機器能夠提供 13nm 的精度。
對于單模方法的7/6nm（間距36~38 nm）和5nm（間距30-32 nm）的工藝節(jié)點來說，這樣的精度已經(jīng)足夠。
對隨著半導(dǎo)體行業(yè)向5nm以下（間距< 30nm）轉(zhuǎn)進，未來幾年可能就需要用到雙光刻曝光了。
而在后 3nm 節(jié)點，ASML 及其合作伙伴正在開發(fā)一套全新的 EVU 工具 —— 它就是具有 0.55 高 NA 鏡頭、能夠?qū)崿F(xiàn) 8nm 精度、有望消除在更先進制程節(jié)點上使用多重曝光的 Twinscan EXE:5000 系列。
新款高 NA 掃描儀仍在開發(fā)之中，預(yù)計其結(jié)構(gòu)將異常復(fù)雜、龐大、且昂貴——每臺成本將超過 4 億美元。
除了新的光學(xué)器件，高數(shù)值孔徑還需要用到新的光源、甚至需要新建晶圓工廠大樓以容納更大的機器 ——這些無疑都要追加大量的投資。
即便如此，在權(quán)衡半導(dǎo)體器件的性能、功率、面積和成本（PPAc）之后，領(lǐng)先的邏輯芯片和存儲設(shè)備制造商還是更愿意接納新技術(shù)。
這意味著高 NA EVU 掃描儀對后3nm時代至關(guān)重要，且各廠商對高 NA 工具的需求也將異常旺盛。
幾周前，ASML 透露其高數(shù)值孔徑 Twinscan EXE:5200 系統(tǒng)（EUV 0.55 NA）在 2022 年 1 季度收到了來自邏輯和 DRAM 客戶的多份訂單。
此外路透社上周報道稱，該公司在五月份澄清將于 2024 年交付試點用的高 NA 掃描儀訂單，并將從 2025 年開始交付具有更高生產(chǎn)力的后續(xù)型號（超5份訂單）。
有趣的是，早在 2020 - 2021 年，ASML 就表示已收到來自三大客戶的 High-NA 購買意向（無疑是英特爾、三星、臺積電），且總計達(dá)到了 12 套。
至于 ASML 已開始著手打造的首套 High-NA 系統(tǒng)，其將于 2023 年完工，以供 Imec 和 ASML 客戶開展相關(guān)研發(fā)工作。
ASML 首席執(zhí)行官 Peter Wennink 表示：“我們正在高 NA EUV 方面取得良好的進展，目前已開始在位于 Veldhoven 的新潔凈室中集成首套高 NA 系統(tǒng)”。
ASML 在今年 1 季度收到了多個 EXE:5200 系統(tǒng)訂單，且 4 月份收到了額外的 EXE:5200 系統(tǒng)訂單。通過這些預(yù)定，ASML 收到了來自三家邏輯芯片和兩家存儲制造商客戶的高 NA 系統(tǒng)訂單。作為 ASML 的下一代高 NA 系統(tǒng)，EXE:5200 將大力推動下一代的光刻性能和生產(chǎn)力的提升。
據(jù)悉，ASML 的 Twinscan EXE:5200 系統(tǒng)較常規(guī)的 Twinscan NXE:3400C 機器要復(fù)雜得多，因而原廠的工具構(gòu)建工作也需要耗費更長的時間。
該公司希望在未來中期能夠交付多達(dá) 20 臺 High-NA 系統(tǒng)，這可能意味著其客戶將不得不奮力爭搶這些機器的優(yōu)先使用權(quán)。
Wennink 補充道：“我們還在與供應(yīng)鏈合作伙伴展開討論，以確保在中期達(dá)成約 20 套 EUV 0.55 NA 系統(tǒng)的產(chǎn)能”。
唯一確認(rèn)使用 ASML 的 High-NA 工具的，還只有英特爾的 18A 工藝節(jié)點。后者曾披露在 2025 年轉(zhuǎn)入量產(chǎn)，大致可以趕上 ASML 開始交付其生產(chǎn)的 High-NA EUV 系統(tǒng)的時間。
不過近日，英特爾又將 18A 的上手時間推遲到了 2024 下半年，并表示可借助 ASML 的 Twinscan NXE:3600D 或 NXE:3800E 系統(tǒng)實現(xiàn) 18A 制造（大概率是利用多重曝光來實現(xiàn)）。
顯然，英特爾希望加速推進其 18A 工藝節(jié)點的推出，以從臺積電手中奪回制程技術(shù)的領(lǐng)先地位。
然而對于商用芯片來說，多重曝光也意味著更長的產(chǎn)品周期、更低的產(chǎn)率、更高的風(fēng)險、以及潛在的更低產(chǎn)能（即使仍有提升的空間）。
最后，包括三星、SK 海力士和美光等業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造商，也將不可避免地采用 High-NA EUV 來量產(chǎn)芯片，問題是它們尚未給出確切的時間表。