
到 2030 年底,客户单台设备每小时可处理约 330 片硅晶圆,高于当前的 220 片。
据报道,荷兰 ASML 公司研究人员宣布,已找到提升核心芯片制造设备光源功率的技术方案,有望在 2030 年前将芯片产量提高至多 50%。
ASML 是全球唯一一家商用极紫外(EUV)光刻机制造商,其设备是台积电、英特尔等企业生产先进计算芯片的核心工具。ASML EUV 光源首席技术专家迈克尔・珀维斯(Michael Purvis)在接受采访时表示:" 这绝非花拳绣腿式的演示,而是一套能在客户实际生产环境的全部标准要求下,稳定输出 1000 瓦功率的系统。"
EUV光刻机对芯片生产至关重要。此次披露的技术突破,是 ASML 攻克 EUV 设备中技术难度最高的环节,生成满足高量产需求、功率与特性达标的 EUV 光。公司研究人员已将 EUV 光源功率从当前的 600 瓦提升至 1000 瓦。该突破的核心优势在于:更高功率意味着每小时可生产更多芯片,从而降低单颗芯片的制造成本。
芯片制造原理类似摄影:EUV 光照射在涂有光刻胶的硅片上。功率更高的 EUV 光源可大幅缩短芯片厂的曝光时间。ASML NXE 系列 EUV 设备执行副总裁特恩・范高赫(Teun van Gogh)表示:" 我们希望确保客户能以更低的成本持续使用 EUV 技术。"
据范高赫介绍,到 2030 年底,客户单台设备每小时可处理约 330 片硅晶圆,高于当前的 220 片。根据芯片尺寸不同,每片晶圆可容纳数十至数千颗芯片。
ASML 通过强化其光刻机中最复杂的部件之一 —— 锡滴发生器,实现了功率提升。为产生 13.5 纳米波长的光线,ASML 设备会向腔室内喷射熔融锡滴流,再由大功率二氧化碳激光将其加热成等离子体。在这种超高温物质状态下,锡滴温度超过太阳表面并激发出 EUV 光。这些光线由蔡司集团提供的精密光学设备收集,导入光刻机用于芯片光刻。
本次公布的核心技术突破包括:将锡滴喷射速率提升一倍,达到每秒约 10 万滴;并采用两束短脉冲激光将其激发为等离子体,而现有设备仅使用单束塑形脉冲。
科罗拉多州立大学教授 Jorge J. Rocca 表示:" 这极具挑战性,因为需要掌握多项技术与工艺。其实验室专注激光技术研究,并培养了多名 ASML 科学家。能实现 1 千瓦功率,这一成就相当惊人。"
珀维斯补充道,ASML 认为实现 1000 瓦的技术方案将为未来持续升级打开空间:" 我们已看到通往 1500 瓦的清晰路径,从物理原理上看,达到 2000 瓦不存在根本性障碍。"
值得一提的是,目前有很多初创公司都在试图挑战 ASML,例如 Substrate 与 xLight 都在筹措资金研发能够与 ASML" 媲美 " 的方案。
Substrate 选择了与 ASML EUV 光刻技术不同的技术路线,即 X 射线光刻技术。ASML 的 EUV 光刻机采用 13.5 纳米波长的极紫外光,而 Substrate 则认为,波长越短,分辨率越高,因此直接采用波长更短的 X 射线。Substrate 利用粒子加速器产生 X 射线光源,其波长介于 0.01 到 10 纳米之间。
据Substrate 声称其设备能够打印 12nm 尺寸图案,与 High NA EUV 设备相当。Substrate 表示,其未使用任何外部生产的光刻工具或知识产权," 已开发出一套差异化技术,与其他任何半导体公司均无重叠 "。若 Substrate 能成功将该技术推向市场,其 X 射线光刻设备将比 ASML 的大型设备更便宜、体积更小。该初创公司称,其技术已具备可行性,且已拥有芯片层图像,这些图像显示其蚀刻精度已达到或超过最新型 ASML 设备的水平。
Substrate 最终目标不仅是超越 ASML,还计划成为芯片制造商本身。去年 10 月,Substrate 宣布获得 1 亿美元融资。该公司计划利用资金在美国建设晶圆厂,公司将聚焦先进制程研发与生产,直接与台积电等领先代工企业竞争。
而 xLight 则是在生产一种 " 将在 2028 年连接到 ASML 扫描仪并运行晶圆 " 的 LPP 光源,这可能意味着 xLight 的 LPP 光源将与现有的 ASML 工具兼容,不过与下一代 High-NA EUV 工具的兼容性尚不确定。xLight 声称目前拥有一种功率超过 1000 瓦的 LPP 光源,并且将在 2028 年准备好用于商业应用。
去年 4 月,英特尔前 CEO 帕特 · 基辛格宣布加入 xLight,担任董事会执行董事长。基辛格表示,xLight 的技术将每片晶圆的成本降低了大约 50%,并将资本和运营成本降低了 3 倍,这是制造效率的重大飞跃。
去年 7 月,xLight 宣布已完成一轮超额认购的 4000 万美元 B 轮股权融资。此轮融资由 Playground Global 领投,Boardman Bay Capital Management 跟投。Morpheus Ventures、Marvel Capital 和 IAG Capital Partners 也参与了此轮融资。同年 12 月,美国商务部发布的一份新闻稿显示,隶属于美国国家标准与技术研究院(NIST)的商务部 " 芯片研发办公室 " 已签署了一份非约束性意向书,将向 xLight 公司提供至多 1.5 亿美元的资金,但未透露具体的持股比例。


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