ASML回击关于其最新EUV设备的指责

在该公司最近的财报电话会议上，ASML的CEO也回答了有关该报告的问题，称这项新技术“在逻辑和内存芯片制造方面显然是最具成本效益的解决方案”。

ASML的Twinscan EXE High-NA EUV光刻设备对于生产小于2nm的下一代制程工艺至关重要，但它们也比现有的Twinscan NXE Low-NA（低数值孔径）极紫外（EUV）光刻设备贵得多，有人说它们的成本在3亿~4亿美元之间。它们还有其它特点，例如尺寸大，这也是一些分析师认为这些工具不适用于所有生产线的原因。

正如人们所预料的那样，ASML不同意这一评估，该公司的首席财务官告诉Bits and Chips，订单符合公司的预期，而SemiAnalysis低估了通过避免昂贵的双重和四重曝光来降低流程复杂性的价值。他还表示，人们可以简单地与英特尔谈谈双重曝光带来的复杂性，他指的是英特尔在10nm方面的失败，至少部分是由于缺乏EUV技术。英特尔是当今 High-NA 的主要客户，最近收到了第一台High-NA设备的第一批零件。

制造更简单

双重和四重曝光涉及多次重复暴露晶圆的同一层，以创建比通常可能更小的特征尺寸，但它会带来缺陷，这会影响良率，并且比简单地一步刻印该层的成本更高。

使用Low-NA设备进行双重和四重曝光的总体成本，以及与使用High-NA设备进行单次曝光相比，是ASML和分析师之间争论的主要焦点。

到现在为止，热心的读者可能会问，如果Low-NA的EUV设备可以通过使用双重和四重曝光设备实现与前者相同的特征尺寸，为什么High-NA 的EUV会如此麻烦？事实上，英特尔正在将应用材料公司的 Centura Sculpta 图案整形工具插入其20A制程中，以避免在某些情况下出现昂贵的 EUV 双重曝光。

ASML认为，实施双重曝光会带来某些缺点：EUV双重曝光会导致生产时间更长，出现缺陷的可能性更大，并可能影响所生产芯片的性能。然而，由于 EXE：5000 的分辨率（CD）为8nm，芯片制造商可以简化其制造流程。

晶圆代工厂当然了解使用高数值孔径EUV扫描仪的利弊，因此他们已经开始了研发工作。“我们的客户将在 2024-2025 年开始研发，并在 2025-2026 年进入大批量生产，”ASML 的一份声明中写道。

ASML最近分享了有关其新型High-NA设备的更多细节，以下是这些设备工作原理的概要。

新设备即将到来

ASML的下一代Twinscan EXE具有0.55数值孔径（NA）镜头，因此它将达到8nm的分辨率，这标志着目前提供13nm分辨率的EUV设备有了实质性的进步。这意味着它可以刻印出比单次曝光的低数值孔径设备小 1.7 倍的晶体管，从而实现 2.9 倍的晶体管密度。

低数值孔径光刻系统可以达到类似的分辨率，尽管需要两次曝光，但需要昂贵的双重曝光工艺。实现8nm的分辨率对于使用sub-3nm制程工艺技术生产芯片至关重要，该行业计划在 2025~2026年之间采用该技术。

高数值孔径EUV的使用使晶圆厂能够避免对EUV双重曝光的需求，简化流程，可能提高产量并降低成本。但它也带来了很多挑战。

最新的Twinscan EXE光刻设备配备了0.55 NA镜头，与现有机器完全不同。主要区别是新的和更大的镜头。但是，更大的镜头需要更大的反射镜，这就是为什么Twinscan EXE设备也具有变形光学设计的原因。

这种方法解决了较大的反射镜导致光线以更陡峭的角度照射到光罩上的问题，从而降低了反射率并阻碍了图案转移到晶圆上的问题。

变形光学器件不是均匀地缩小图案，而是以不同的方式放大图案：一个方向放大4倍，另一个方向放大8倍。这降低了光在十字线上的入射角，解决了反射率问题。此外，这种方法允许芯片制造商继续使用标准尺寸的光罩，从而最大限度地减少对半导体行业的影响。这种方法存在一个问题：它将成像场的大小减半（从33mm x 26mm到16.5mm x 26mm），通常称为High-NA使十字线尺寸减半。

成像场尺寸减半促使芯片制造商修改其芯片设计和生产策略。随着高端GPU和AI加速器越来越挑战成像场尺寸的限制，这一变化尤为重要。

由于其变形光学元件和曝光场的尺寸只有 Twinscan NXE 系统的一半，因此 Twinscan EXE 设备需要对每个晶圆执行两倍的曝光次数，这会使现有机器的生产率减半。为了保持生产率，ASML显著提高了晶圆和掩模阶段的速度。EXE的晶圆级加速速度为8g，是NXE的两倍，而其掩模版级的加速速度是NXE的4倍，为32g。

这一增强功能使Twinscan EXE：5000每小时能够以20 mJ/cm²的剂量刻印超过185个晶圆，超过了Twinscan NXE：3600C在相同剂量下刻印170个晶圆的产量。

ASML计划到2025年使用Twinscan EXE：5200将产量提高到每小时220片晶圆，以确保High-NA技术在芯片制造中的经济可行性。同时，新节点（即较低分辨率）需要更高的剂量，因此，Twinscan NXE：3600D将剂量增加到30 mJ/cm²，尽管每小时需要160片晶圆。出于某种原因，ASML没有提到其EXE系统在30 mJ / cm²剂量下的性能。

更大的晶圆厂

ASML的高数值孔径EUV Twinscan EXE光刻设备在物理上比低数值孔径EUV Twinscan NXE光刻机大。现有的和广泛部署的ASML的Twinscan NXE将光源放在下面，这需要非常具体的晶圆厂建筑配置，这使得维修这些设备变得更加棘手。相比之下，High-NA Twinscan EXE 机器水平放置光源，简化了晶圆厂的建造和维修，但需要更大的洁净室空间。另一方面，这使得升级现有晶圆厂变得更加棘手。

同时，台积电已经拥有多个专门为Low-NA EUV Twinscan NXE光刻机建造的晶圆厂。将这些晶圆厂升级到High-NA Twinscan EXE设备是一项复杂的任务。

考虑到设备的成本、掩模版尺寸减半、将这些设备安装到现有晶圆厂的复杂性、现有Low-NA设备的性能，以及许多其他无法在一个框架内考虑的具体因素，我们可以理解为什么华兴资本的分析师认为台积电暂时还没有准备好采用高数值孔径 EUV设备。

总结

高数值孔径扫描仪具有更高的分辨率、更大的尺寸和一半的曝光场，因此需要开发新的光刻胶、计量、薄膜材料、掩模、检测工具，甚至可能制造新的晶圆厂。从本质上讲，向High-NA设备的过渡将需要对新设备和基础设施进行大量投资，因此采用起来并不容易。

然而，High-NA EUV是未来，在我们看到有多少芯片制造商将这些设备投入生产以及何时投入生产之前，大规模部署它在经济上是否可行的问题不会得到明确的答案。