據(jù)中國(guó)電子報(bào)4月2日?qǐng)?bào)道，光刻是芯片制造技術(shù)的主要環(huán)節(jié)之一。目前主流的芯片制造是基于193nm光刻機(jī)進(jìn)行的。但是193nm的光刻技術(shù)依然無(wú)法支撐40nm以下的工藝生產(chǎn)，為了突破工藝極限，廠商不得不將193nm液浸技術(shù)和各種多重成像技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用，但這在無(wú)形中提升了制造成本，拉長(zhǎng)了工藝周期。為了通過(guò)提升技術(shù)成本來(lái)平衡工序成本和周期成本，廠商們將底牌壓在了EUV光刻機(jī)身上，但是EUV真的能夠滿足廠商們的期盼嗎?

EUV技術(shù)再度突破

在半導(dǎo)體制程中，光刻工藝決定了集成電路的線寬，而線寬的大小直接決定了整個(gè)電路板的功耗以及性能，這就凸顯出光刻機(jī)的重要性。傳統(tǒng)的光刻機(jī)，按照光源的不同，分為DUV光刻機(jī)(深紫外光)以及EUV光刻機(jī)(極紫外光)。工藝制程還在28nm徘徊時(shí)，DUV光刻機(jī)無(wú)疑是最佳的選擇，但是隨著工藝制程的升級(jí)，想要邁向更小的線路，就只能使用EUV光刻工藝。

目前最先進(jìn)的EUV光刻工藝使用的是13nm光源，能夠滿足7nm線寬制程工藝的要求。全球能夠達(dá)到這種水平的光刻機(jī)制造商暫時(shí)只有一家——ASML。據(jù)記者了解，目前ASML具有16500人，研發(fā)人員超過(guò)6000人，占比約為36%，整個(gè)公司主要的業(yè)務(wù)為光刻機(jī)，技術(shù)絕對(duì)處于世界領(lǐng)先水平，市占率100%，處于輕松壟斷全球市場(chǎng)的地位。

2018年，ASML財(cái)報(bào)全年?duì)I收凈額達(dá)到109億歐元，凈收入26億歐元，雖然火災(zāi)影響了2019年第一季度的業(yè)績(jī)，但是其2019年第一季度的營(yíng)收凈額依然達(dá)到了21億歐元，毛利率約為40%。ASML總裁兼首席執(zhí)行官Peter Wennink介紹，ASML在2018年完成了技術(shù)創(chuàng)新的里程碑突破，并表示這一突破將為未來(lái)幾年不斷筑能。

據(jù)了解，在2017年，ASML就曾表示達(dá)到過(guò)“里程碑的突破”，原因便是完成了250瓦的EUV光源技術(shù)的升級(jí)迭代，讓EUV的生產(chǎn)率達(dá)到125片/小時(shí)的實(shí)用化。

EUV光刻機(jī)的極限挑戰(zhàn)

據(jù)ASML 2018年財(cái)報(bào)，目前ASML推出的NXE：3400C極紫外光刻機(jī)EUV，產(chǎn)量可達(dá)每小時(shí)170片晶元，妥善率高達(dá)90%以上。該機(jī)型預(yù)計(jì)于2019年下半年出貨至客戶。除此之外，對(duì)于3D NAND客戶，ASML還提供了一系列處理翹曲的晶圓的輔助方案，擴(kuò)大可處理晶圓變形范圍。據(jù)ASML官方透露，目前其產(chǎn)品可幫助用戶實(shí)現(xiàn)每天超過(guò)6000片晶圓的產(chǎn)量。

“要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能，EUV就必須克服電能消耗以及光源等因素的影響?！敝袊?guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所集團(tuán)首席專家柳濱向記者表示，EUV雖然售價(jià)超過(guò)了一億美元，但是高額的價(jià)格并不是它最大的問(wèn)題?！癊UV最大的問(wèn)題是電能消耗。電能利用率低，是傳統(tǒng)193nm光刻機(jī)的10倍，因?yàn)闃O紫外光的波長(zhǎng)僅有13.5nm，投射到晶圓表面曝光的強(qiáng)度只有光進(jìn)入EUV設(shè)備光路系統(tǒng)前的2%。在7nm成本比較中，7nm的EUV生產(chǎn)效率在80片/小時(shí)的耗電成本將是14nm的傳統(tǒng)光刻生產(chǎn)效率在240片/小時(shí)的耗電成本的一倍，這還不算設(shè)備購(gòu)置成本和掩膜版設(shè)計(jì)制造成本?！绷鵀I說(shuō)。

據(jù)了解，除了電能以及光源，光刻膠也是EUV技術(shù)另一個(gè)需要面對(duì)的問(wèn)題。據(jù)專家介紹，光刻膠本身對(duì)于光的敏感度就十分高，但是對(duì)于不同波長(zhǎng)的光源，光刻膠的敏感度也有差異，這就對(duì)EUV光刻機(jī)產(chǎn)生了一些要求。光刻機(jī)選擇的波長(zhǎng)必須要和光刻膠對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)處于同一個(gè)波段，這樣才能提升光刻膠對(duì)于光源的吸收率，從而更好地實(shí)現(xiàn)化學(xué)變化。但是目前，EUV光刻機(jī)在材料搭配方面還不成熟，很多專家將這個(gè)問(wèn)題列為“光刻機(jī)極限挑戰(zhàn)之一”。

發(fā)展EUV仍需大力支持

雖然EUV光刻機(jī)設(shè)備還有諸多挑戰(zhàn)尚未克服，但不得不承認(rèn)的是，高端工藝制程的發(fā)展依舊難以離開EUV光刻機(jī)的輔助?！耙淮骷?，一代工藝，一代設(shè)備”點(diǎn)出了當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展的精髓。尤其是當(dāng)線程工藝進(jìn)入納米時(shí)代之后，工藝設(shè)備對(duì)于制造技術(shù)的突破越發(fā)重要。

自上世紀(jì)90年代起，中國(guó)便開始關(guān)注并發(fā)展EUV技術(shù)。最初開展的基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)研究主要分布在EUV光源、EUV多層膜、超光滑拋光技術(shù)等方面。2008年“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”專項(xiàng)將EUV技術(shù)列為下一代光刻技術(shù)重點(diǎn)攻關(guān)的方向。中國(guó)企業(yè)將EUV列為了集成電路制造領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)對(duì)象，并計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)EUV光刻機(jī)的國(guó)產(chǎn)化。

芯謀研究總監(jiān)王笑龍向記者指出，雖然目前研發(fā)EUV這項(xiàng)技術(shù)對(duì)中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)成本高昂，但是，其戰(zhàn)略意義不容忽視。“中國(guó)雖然技術(shù)落后，研發(fā)EUV技術(shù)困難頗多，但是仍要發(fā)展完整的工業(yè)體系，EUV是整套體系中最困難的一塊。放眼于未來(lái)，中國(guó)的技術(shù)最后還是會(huì)到達(dá)高水平層次，7nm技術(shù)也會(huì)得到應(yīng)用，這一步勢(shì)必要走，所以現(xiàn)在的準(zhǔn)備工作是一定要做的，努力減小未來(lái)中國(guó)與世界的差距，所以即使如今技術(shù)不成熟、制作設(shè)備缺少、但是EUV技術(shù)還是要加大關(guān)注，為未來(lái)我國(guó)技術(shù)做鋪墊?！蓖跣堈f(shuō)。

然而，追求實(shí)用技術(shù)是企業(yè)的本能，追求最新技術(shù)卻不符合企業(yè)效益。因此先進(jìn)的EUV技術(shù)，光靠企業(yè)和社會(huì)資本是無(wú)法支撐起來(lái)的，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，研發(fā)技術(shù)缺少資金的支持;對(duì)于社會(huì)資本來(lái)說(shuō)，缺乏熱情的投入，因此，這項(xiàng)技術(shù)需要政府的支持，需要國(guó)家政策的推進(jìn)。