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光刻技術前進演化,ASML 探索 Hyper-NA EUV:2030 推進至 0.7nm 工藝

2024-02-17科技

IT之家 2 月 17 日訊息,縮小晶體管尺寸對於持續提升芯片效能至關重要,半導體行業從未停止探索縮小晶體管尺寸的方法。

ASML 技術長 Martin van den Brink 在 2022 年 9 月接受采訪時表示,光刻技術經過數十年的創新發展之後,High-NA EUV 可能走到了該技術的盡頭。

ASML 經過 1 年多的探索,有種「船到橋頭自然直,柳暗花明又一村」的突破,Brink 在【2023 年度報告】 中提出了 Hyper-NA EUV 概念,有望 2030 年問世。

IT之家轉譯 Brink 在【報告】中內容如下:

NA 高於 0.7 的 Hyper-NA 無疑是新機遇,將成為 2030 年之後的新願景。 Hyper-NA 和邏輯電路息息相關,成本比 High-NA EUV 雙重曝光(Double Patterning)更低,也為 DRAM 帶來新機遇。

而對於 ASML 來說,Hyper-NA 可以推動我們的整體 EUV 能力平台,以改善成本和交付周期。

Low-NA EUV

ASML 現有的 Low-NA EUV 光刻工具孔徑數值(NA)為 0.33,線寬 / 關鍵尺寸(CD)為 13.5nm,單次曝光下能夠產生最小 26nm 的金屬間距、25-30nm 的 T2T(針尖對針尖,切割線末端之間的距離)互連間距,足以生產 4nm / 5nm 工藝的芯片。

而 3nm 工藝需要 T2T 互連間距縮短到 21-24nm,台積電的 N3B 工藝技術使用 Low-NA EUV 光刻工具,透過雙重曝光的方式,來盡可能地縮短間距,因此成本大幅提升。

High-NA EUV

ASML 近期開始向英特爾交付的 High-NA EUV 的孔徑數值為 0.55,其線寬為 8nm,理論上可以打印最小 8nm 的金屬間距產品,對於 3nm 工藝來說非常有用,在雙重曝光下甚至可以生產 1nm 芯片。

ASML 的 High-NA Twinscan EXE 光刻機代表了該公司技術的巔峰,每台器材重達 150,000 公斤,相當於兩架空客 A320 客機,需要 250 個貨櫃運輸,運到客戶手裏後還要再由 250 名工程師花費六個月的時間組裝。

Hyper-NA EUV

金屬間距在 1nm 之後會更小,因此 ASML 需要更先進的工具,這也引出了 Hyper-NA EUV 概念。

Brink 在接受 Bits & Chips 采訪時證實,公司正在研究 Hyper-NA 技術的可行性,不過,目前還沒有做出最終決定。

ASML 正在調查開發 Hyper NA 技術,繼續推進各項光刻指標,其中 NA 數值將超過 0.7,預計在 2030 年左右完成。

提高投影光學器件的數值孔徑背後不僅需要付出高昂的成本,而且需要重新設計光刻工具,意味著在 High-NA EUV 基礎上可能還要再擴大尺寸,而且需要開發新的元件,成本不可避免地上漲。

根據微電子研究中心 (IMEC) 的路線圖,2030 年左右應該能推進到 A7 0.7nm 工藝,之後還有 A5 0.5nm、A3 0.3nm、A2 0.2nm。

IT之家查詢 ASML 公司資料,一台 Low-NA EUV Twinscan NXE 機器售價起步 1.83 億美元,如果需要其它配置還需要額外加錢。

而一台 High-NA EUV Twinscan EXE 工具的起步價格為 3.8 億美元,可以預見 Hyper-NA 的起步價格會更高,甚至可能翻倍。