美媒:EUV光刻机时代开始“落幕”了

周芬仪
导读 ASML是全球唯一能生产EUV光刻机的公司,因此奠定了ASML行业巨头的地位。但是EUV光刻机并不是唯一能生产出高端芯片的方式,别的技术和工艺也...


ASML是全球唯一能生产EUV光刻机的公司,因此奠定了ASML行业巨头的地位。但是EUV光刻机并不是唯一能生产出高端芯片的方式,别的技术和工艺也在突破高端芯片制造的可能性。

一旦成功,EUV光刻机的时代可能就要落幕了。那么都有哪些技术探索呢?ASML还能把握EUV光刻机风口吗?

EUV光刻机时代落幕了

一颗芯片的诞生会经历设计、制造、封装三大环节,其中制造环节是最重要,难度也是最高的。芯片设计花费的成本普遍集中科研投入,EDA软件的授权以及人力成本等等。

但是芯片制造从搭建生产线到采购设备材料,再到实际生产等等都需要几十亿美元的开销。如果是生产7nm,5nm等高端芯片,动辄百亿美元的投入都是很正常的。

别的不说,单单是采购一台EUV光刻机就需要1.2亿美元,台积电拥有80台以上的EUV光刻机,可想而知资金投入有多大。

EUV光刻机产能有限,成本高,且容易受到规则的限制无法自由出货,所以外界在尝试探索绕开EUV光刻机生产高端芯片的技术和工艺,那么都有哪些技术探索呢?

首先是日本铠侠的纳米压印技术。

传统的芯片制造方法是通过光刻机运用照相机的原理,将设计好的芯片图案曝光在晶圆表面,整个过程极度依赖光学系统、物镜系统、双工件台、控制系统这四大件。

如果是生产高端芯片,还需要运用EUV极紫外光。功耗大不说,过程也十分繁琐。

但是日本铠侠公司研发的纳米压印技术简略了制造过程,降低了成本。所谓的纳米压印技术其实就是将芯片图案刻制的设备模板中,然后以“盖章”的方式把芯片图案压印在晶圆表面。

铠侠,佳能等日本巨头打算朝着5nm高端制程的方向发展,如果成功,或许是半导体行业的重大突破。

其次是DUV多重曝光技术。

目前ASML生产出货的EUV光刻机数值孔径为0.33,有非常高的精度。设备虽好,却不是谁都能买得到。相比之下,DUV光刻机的获取难度会更低一些。

但由于精度有限,想要将更精密的芯片线路曝光出来,就需要采用多重曝光技术了。台积电曾用DUV光刻机多次曝光实现了7nm的量产,证明了多重曝光技术的可行性。

不仅如此,美国存储芯片巨头美光科技也采用了多重曝光,运用DUV光刻机开发出高性能DRAM芯片,芯片能效提升了25%,功耗降低20%,密度提升了35%。

另外还有先进封装工艺。

芯片制程不断压缩,到了3nm之后出现了各种各样的问题。比如三星量产的3nm良率低,导致客户抱以谨慎使用的态度。还有台积电即将量产的3nm也存在成本的现象,据传台积电每片12英寸晶圆的代工报价超过了2万美元,折合人民币14万元。

如此昂贵的价格,可能会劝退不少客户,或者导致终端产品的价格暴涨,消费者需要花更多钱才能买到产品。

这些都是追求芯片性能提升的附加条件,不过业内正在积极探索先进封装工艺,用2.5D/3D封装技术将芯片性能持续扩大。

目前已经有芯片堆叠,芯粒等路径在进行开拓了,且先进封装会成为后摩尔时代的主流技术。不需要EUV光刻机,也能维持先进封装工艺的持续发展。

就有美媒表示,EUV光刻机时代开始“落幕”了,铠侠的纳米压印技术,美光的EUV多重曝光和先进封装工艺都有望摆脱对EUV光刻机的依赖。

半导体行业本就是如此,在不断探索中前行,当初人类创造出EUV光刻机,同样是在无数种选择中脱颖而出。但我们明显能够看出,EUV光刻机的制程已经有所放缓了,ASML下一代的NA EUV光刻机有可能是最后一代制程。

ASML能否继续把握EUV光刻机的风口,就得看传统芯片制造工艺还能走多远,或者说摩尔定律能否延续十年,二十年以上的发展。

写在最后

ASML的EUV光刻机将人类芯片从中低端推向高端,不可否认带来的贡献是非常大的。可未来的路不能仅限于EUV光刻机,在人类长达半个世纪的芯片发展历程中,都是在打破极限,也许EUV光刻机只是打破极限的开端。

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