pg电子官方最近,荷兰半导体设备大厂阿斯麦(ASML,又称艾司摩尔)搞了个大新闻,他们耗时近十年打造的新一代高数值孔径极紫外光光刻机(High-NA EUV)亮相了。
这玩意儿可不得了,造价超过4亿美元,比双层巴士还大,堪称芯片制造界的“超级巨兽”。
它可是ASML极紫外光(EUV)设备的新一代版本,这里的“NA”代表“数值孔径” ,镜头开口更大,能捕捉更多光线,描绘芯片电路的分辨率更高。
英特尔说,用High-NA生产了约3万片晶圆,可靠性比前代机种提升了一倍。
三星也表示,High-NA可让制程周期缩短60%,芯片每秒运算量大幅提高。
ASML研发副总乔斯‧本绍普解释,High-NA能让芯片尺寸缩小,每个晶圆上产出更多芯片;还能避免过去多次重复曝光的“多重图样化”,生产更快速,产量更高。
简单来说,这就好比以前画画,笔粗,细节画不出来,还得反复画很多次,不仅费时间,画坏的概率还大。
现在有了一支更细、更精准的笔,一笔下去,细节满满,效率也高了,废品率还低,成本自然就降下来了,芯片价格也就跟着降低。
这台机器由四个模块组成,分别在美国康州、加州、德国和荷兰制造,然后在荷兰费尔德霍芬的实验室组装、测试,完了还得再次拆卸运出。
负责人说,得要七架波音747飞机,或至少25辆卡车,才能把一整套系统送到客户手里。
目前全世界只有五台High-NA EUV正式售出,2024年大部分都卖给了英特尔,英特尔正在美国俄亥俄州和亚利桑那州建新晶圆厂呢。
ASML在芯片制造设备领域,那可是站在金字塔尖的存在。就说EUV光刻机吧,全球独一份儿,没有它,像英伟达、苹果和AMD等巨头的那些先进芯片设计,根本就造不出来。
1984年,ASML从飞利浦独立出来,当时的光刻机市场,日本的尼康和佳能那可是霸主级别的存在,占据了全球大部分市场份额。
当时大家都在为光刻机的精度发愁,ASML大胆尝试,在镜头和硅片之间加入液体,利用液体的折射原理提高光刻精度。
这一创新可不得了,直接让ASML在光刻机市场站稳了脚跟,市场份额蹭蹭往上涨。
从1997年开始研发,花了20多年才成功,中间好几次差点就搞不下去了,用ASML自己的话说,“这是一项非常冒险的投资,因为当我们开始的时候,没有人能保证这项技术一定有效”。
为了研发EUV,ASML拉来了台积电、三星、英特尔这些大佬投资,一起攻坚克难。
EUV的原理很复杂,简单来说,它要以每秒5万滴的速度从喷嘴中喷出熔融的锡液,每一滴锡液都用强大的激光喷射,产生比太阳还热的等离子体,发射出波长仅为13.5纳米的EUV光子 。
EUV光还得从反射镜反射回来,穿过镜头,这对反射镜和镜头的精度要求极高,德国光学公司蔡司专为ASML制造了世界上表面最平坦的反射镜。
到了2018年,ASML终于证明了EUV的可行性,各大芯片制造商开始疯狂下订单。
从此,ASML就成了全球光刻机市场的绝对霸主,在高端光刻机领域,市场份额超过90% 。
它在全球有大约800家供应商,像刚才提到的关键部件反射镜,是德国蔡司制造的;光源部分,美国的Cymer公司贡献很大。
High-NA EUV的四个模块,分别在美国、德国和荷兰制造,这就是全球顶尖技术和资源的大整合。
美国一直对中国进行技术封锁,禁止ASML出售EUV设备给中国,只允许卖较低阶的DUV机种。
ASML去年售出44台EUV设备,起价2.2亿美元;DUV便宜得多,价格从500万美元到9000万美元不等。
虽然中国买不到EUV,但对DUV的需求还是很大的,2024年第二季度,中国市场占ASML业务的49% 。
不过ASML的老板福克说,到2025年,中国市场的业务应该会恢复到20% - 25%之间的“历史正常水平”,原因是之前积压的订单去年才完成得差不多。
高科技市场分析顾问权威Futurum Group的CEO丹尼尔‧纽曼说,中国不太可能自行研发EUV设备,当前只能透过DUV技术制造智能手机等产品。
中国科学院上海光学精密机械研究所林楠研究员带领团队,绕过二氧化碳激光,使用固体激光器技术成功开发出LPP-EUV光源,已经达到国际领先水平。
虽然目前固体激光驱动等离子体EUV光源还处于初期实验阶段,还未完全走向商业化,但这是个了不起的突破。
ASML首席财务官戴厚杰也表示,中国进行的光刻机替代相关技术进展他已有耳闻,中国确实有可能制造出EUV光源,但他觉得中国依然需要很多年才能造出一台先进EUV光刻设备。
ASML总裁兼首席执行官傅恪礼早前还说,由于美国对华禁止出口EUV光刻设备,中国芯片技术将落后美国等西方国家10年至15年 。
华为的Mate60 Pro手机搭载的麒麟9000s芯片,就是由中芯国际自主研发的,没用进口的EUV光刻机,通过传统技术手段实现了高性能芯片的生产。
另外,中国科学院研究人员成功研发突破性的固态深紫外(DUV)激光,能发射193纳米的相干光,虽然目前输出功率相比ASML的ArF准分子激光系统还有差距,还无法满足商业化半导体制造的需求,但展示了可行性。
上海微电子自研28纳米光刻机也取得突破,在多重曝光技术加持下,有机会实现14纳米芯片的量产。
ASML也没闲着,他们正着手研发下一代Hyper NA机种,预计在2032 - 2035年之间推出,目前已有初步光学设计,售价还没定。
为了满足人才需求,他们还在亚利桑那州设立第一个美国培训中心,目标是每年培训1200名EUV和DUV人才。
ASML这一路走来,从一个被巨头碾压的小公司,到成为全球芯片制造设备的霸主,靠的是不断创新和全球合作。
对于中国来说,虽然在光刻机技术上暂时落后,但咱们的科研人员一直在努力,不断取得新的突破。
美国的技术封锁,也许短期内会对我们造成困难,但从长远来看,说不定会成为我们自主研发的强大动力。
相信在芯片制造领域,我们也能打破国外的技术垄断,实现真正的自主可控。未来的芯片制造领域,ASML还能一直称霸吗?