ASML启动交付新一代High-NA EUV光刻机。图片来源:Reve AI

荷兰半导体设备厂商ASML已开始向晶圆厂交付新一代High-NA(High Numerical Aperture)EUV光刻机,单台售价高达4亿美元(约6200亿韩元)。

据MIT Technology Review当地时间23日报道,这款设备的分辨率可达8纳米(nm),较现有EUV设备进一步提升,可刻画更精细的电路结构。

光刻是芯片制造中的核心环节,主要通过向硅晶圆投射光线形成晶体管和布线图形。ASML在先进芯片制造设备市场占据约90%的份额,产品覆盖智能手机芯片到AI服务器芯片等应用。随着High-NA EUV开始交付,能够刻画的图形尺寸也将小于现有EUV的13nm水平,预计将吸引希望进一步提升芯片集成度的厂商。

推动这一需求的重要背景,是AI基础设施建设持续升温。随着OpenAI、Google、Meta、Anthropic等企业扩建大规模服务器集群,市场对高性能、高能效芯片的需求迅速增加。ASML首席技术官Marco Pieters表示,客户越早转向更先进制程,就越有能力支撑当前AI领域的快速扩张,而目前所见可能还只是开端。

High-NA EUV并未采用全新光源,而是在沿用现有EUV光源的基础上,将数值孔径(NA)从0.33提升至0.55,从而提高图形刻画精度。ASML表示,这一升级有望使晶体管尺寸接近减半,并将芯片内部密度提升约3倍。为实现上述性能,设备需要配备更大的反射镜、更强的激光系统以及更快的驱动系统;其中,掩模系统的最高运动加速度可达22g,德国蔡司也为此重新设计了更大尺寸的反射镜和12吨级投影系统。

在首批客户中,Intel是推进最快的厂商之一。2024年春,Intel已将首台High-NA设备运抵俄勒冈工厂,用于组装和测试。Intel Fellow Mark Phillips表示,设备正迅速趋于稳定,整体进展令人满意。按照Intel的计划,这套设备将先用于部分高精度工艺,随后再逐步扩大应用范围。

相比之下,TSMC态度更为谨慎。该公司表示,将等待技术进一步成熟、并在能够为客户带来最大收益时再导入High-NA EUV。业内也有预测认为,TSMC可能会继续沿用现有EUV配合多重曝光方案,随后在2030年代再转向更大规模的切换。

成本将是影响High-NA EUV普及速度的关键因素。现有EUV设备单台价格已远超1亿美元(约1540.6亿韩元),而High-NA EUV进一步抬升至4亿美元。对芯片制造商而言,即便制程简化和性能提升的效果明确,短期内要在大规模量产线上快速铺开,压力仍然不小。SemiAnalysis研究员Jeff Koch表示,这款设备的性能提升约为30%至50%,但它也可能成为ASML首款短期商业可行性仍不明朗的设备。

与此同时,监管因素也在重塑市场格局。2019年,美国向荷兰政府施压,限制ASML向中国企业出售先进设备。结果是,中国不仅无法获得High-NA设备,现有EUV设备同样未能引入,只能继续强化深紫外(DUV)光刻和多重曝光路线。特别竞争研究项目高级顾问David Lin表示,中国将把DUV推向极限。与此同时,中国也在尝试通过开发DeepSeek等轻量化大语言模型,从软件层面弥补高性能AI芯片不足。

围绕替代技术的探索也仍在继续。美国初创公司Substrate正在开发利用粒子加速器产生X射线的光刻设备,并提出在2030年前实现量产的目标;挪威公司Lace Lithography则推进以氦原子束替代光能的方案。不过,市场普遍认为,这两家公司距离跨越实验室阶段并迈向规模化量产,仍有相当长的路要走。

在High-NA之后,ASML也已开始布局下一代路线。公司正在评估将数值孔径进一步提高至0.75的“Hyper-NA”,并研究把分辨率推进至6nm的方案。ASML技术副总裁Jos Benschop表示,目前尚未看到具有实质竞争力的替代方案,在最先进芯片量产设备领域,ASML仍没有真正意义上的严肃对手。对半导体产业而言,下一轮竞争的关键,或将取决于谁能率先把这类设备稳定导入量产。

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