光刻机的发展是真的快,High-NA EUV 开始发货了

 光刻机的发展是真的快,High-NA EUV 开始发货了

半导体先进制程的迭代速度是真的快,进入2024年,Intel的先进制程节点将来到Intel 20A,并预计于2024年下半年到2025年上半年间进入量产阶段,Intel 20A将采用PowerVia和RibbonFET技术,并开启「埃米」时代。Intel 20A中的A意为“埃米(angstrom)”。埃米是表示1纳米的10分之1的长度单位,20A指2纳米。而台积电方面,目前也在全力冲刺N2节点,也是2纳米,并计划于2025年某个时间节点开始进入量产,预计到2025年,Intel和台积电的光刻系统都计划却换到High-NA EUV系统,是下一代半导体制造技术的关键组成部分,它代表了光刻技术的重大进步。High-NA EUV的主要特点是其数值孔径(NA)的提升,从现有的0.33提升到0.55,它将支持2nm及以下工艺的芯片制造,为未来的技术如人工智能、物联网、高性能计算等领域提供更强大的计算能力。

在去年也就是2023年12月21日,荷兰半导体设备制造商ASML就发推表示,其已经向Intel交付了首个High-NA(高数值孔径)EUV(极紫外)光刻系统,其实Intel早在 2018 年就开始预定High-NA EUV光刻机系统,率先购买了早期型号的 TWINSCAN EXE:5000 系统,也就是于2023年12月21日运抵Intel的那套系统,然后在2022 年 1 月,Intel又预定了High-NA EUV的TWINSCAN EXE:5200 系统,这是一套可用于量产的EUV生产系统,具有高数值孔径和每小时 200 多片晶圆的生产率,TWINSCAN EXE:5000 和 EXE:5200 系统提供 0.55 数值孔径,比之前配备 0.33 数值孔径镜头的 EUV 机器精度有所提高,从而能够为更小的晶体管特征实现更高分辨率的图案化,High-NA EUV预计将于2025年开始支持批量制造。

2018年开始预定,到2025年才能实现大规模量产,期间有7年时间,再加上产品的技术预研时间,也难怪ASML发文要说十年磨一剑的研发历程值得致敬!

ASML 是全球唯一的极紫外光刻(EUV)光刻机供应商,High-NA EUV 光刻机比目前的 EUV 光刻机有显著改进,High-NA EUV(极紫外)光刻机的分辨率是其最引人注目的特性之一。在ASML的TWINSCAN EXE:5000系统中,这一分辨率被提升到了8纳米的特征尺寸(Critical Dimension,简称CD)。这意味着该系统能够在硅晶圆上打印出极其微小的特征,这些特征的尺寸比之前使用的NXE系统(通常具有30纳米以上的CD)要小得多。

在芯片制造中,最小特征尺寸是指半导体器件中制造出的最小尺寸的图案或结构。这个尺寸通常用来衡量半导体工艺的先进程度,因为它直接影响到芯片上可以集成的晶体管数量,以及晶体管的性能和功耗。

最小特征尺寸的减小使得在同样大小的芯片面积上可以放置更多的晶体管,从而提高了芯片的处理能力和功能密度。随着晶体管数量的增加,芯片可以执行更多的并行操作,提高了计算速度和效率。同时,更小的晶体管也有助于降低功耗,因为它们在开关时需要的能量更少。

随着技术的发展,最小特征尺寸已经从早期的微米(μm)级别,发展到现代工艺的纳米(nm)级别。例如,28纳米、14纳米、7纳米、5纳米甚至更小的特征尺寸已经成为现实。这些进步是通过不断改进光刻技术、材料科学和制造工艺来实现的。

这种分辨率的提升对于半导体行业来说至关重要,因为它允许在同样的面积内集成更多的晶体管,从而提高了芯片的性能和能效。8纳米的CD使得晶体管的尺寸可以比之前小1.7倍,晶体管密度可以高出2.9倍,这对于推动摩尔定律的持续发展和实现更高性能的微处理器、存储器以及其他电子设备至关重要。

High-NA EUV光刻技术的这一突破是通过提高数值孔径(NA)实现的,从NXE系统的0.33 NA提升到了EXE系统的0.55 NA。数值孔径是衡量光学系统收集和聚焦光线能力的指标,更高的NA意味着更好的分辨率和更精细的特征打印能力。通过这种技术,芯片制造商能够生产出更小、更快、更节能的芯片,以满足消费者对高性能电子设备的需求。

 

吴川斌

吴川斌

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