外媒对下一代光刻机的研判

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虽然ASML CEO在日前披露，使用下一代High NA EUV生产的芯片即将亮相。但外媒semiwiki，依然在今日发布了一篇名为“ASML High-NA EUV is Not Ready for High-Volume Production”的文章。

他们表示，与大众媒体的报道相反，ASML 高数值孔径 EUV 光刻技术尚未准备好用于逻辑芯片生产——而且可能永远也无法达到，至少无法以最初设想的形式实现。如果您还记得传统 EUV 光刻技术花了多长时间才达到量产标准（大约 5 到 10 年），那么 ASML 的现状就不足为奇了。更重要的是，这不再仅仅是一个技术问题，而是一个价值主张问题。

就目前情况来看，答案似乎是否定的：高数值孔径 EUV 的优势不足以抵消 1.4nm 工艺的成本和风险。

行业最大的变化之一是晶圆代工客户现在在工艺技术决策中拥有了发言权，这要归功于台积电。台积电的合作式商业模式让主要客户能够直接参与制造路线图的制定。就我接触过的台积电顶级客户而言，鉴于目前的经济形势和制造风险，他们并不准备采用高数值孔径极紫外光刻技术。

台积电在过去两届技术研讨会上都公开表达过类似的观点。在2025年技术研讨会和上个月的研讨会上，台积电高级副总裁兼副首席运营官张凯文博士在简报中明确指出，高数值孔径极紫外光刻技术（High-NA EUV）相对于预期收益而言成本过高。

在前任CEO帕特·盖辛格(Pat Gelsinger)的领导下，英特尔曾计划在14A制程节点引入高数值孔径极紫外光刻(High-NA EUV)。这是一个典型的IDM（集成器件制造商）式决策，很大程度上缺乏客户反馈。然而，在陈立步(Lip-Bu Tan)的领导下，客户预计将对技术选择拥有更大的影响力——这很可能意味着英特尔将更接近台积电(TSMC)以客户为中心的模式。三星可能也别无选择。代工厂客户已经表达了他们的意愿。

需要明确的是，ASML的高数值孔径极紫外光刻技术是可行的。问题不在于技术可行性，而在于它能否达到高产量、高效率和高经济效益所需的产量和经济性，从而实现盈利性大批量生产。

高数值孔径极紫外光刻（High-NA EUV）的核心技术挑战在于其会显著降低工艺裕度。标准极紫外光刻设备的数值孔径（NA）为0.33，而高数值孔径极紫外光刻则将其提升至0.55。更高的数值孔径可以提高分辨率并实现更小的晶体管特征尺寸，但同时也显著降低了景深。实际上，晶圆在曝光过程中必须保持近乎完美的平整度。即使晶圆表面形貌的微小变化、热变形或振动都可能造成图案缺陷，从而降低良率。

光刻胶是另一个主要障碍。高数值孔径（NA）系统需要更薄的光刻胶膜，因为较厚的膜会超出狭窄的聚焦窗口。然而，更薄的光刻胶吸收的极紫外（EUV）光子更少，从而增加了诸如断线、缺孔和边缘粗糙度等随机缺陷。这些缺陷随机出现，并且极难通过标准工艺优化消除。在先进工艺节点上，即使极少量的随机缺陷也可能导致芯片无法使用。

EUV光刻还面临着一个根本性的光子问题。与深紫外光刻不同，EUV光刻所需的光子数相对较低。在高数值孔径（High-NA）尺寸下，光子吸收的统计波动会变得足够显著，从而影响图案的保真度。光子吸收后的电子模糊会进一步降低精度。随着行业迈向埃级时代，这些随机的物理效应将变得越来越难以控制。

掩模技术引入了另一层复杂性。高数值孔径极紫外光刻（High-NA EUV）采用变形光学系统，这意味着图像在水平和垂直方向上的比例不同。这需要全新的掩模结构和校正算法。极紫外光掩模已经是半导体行业中最复杂的制造部件之一，而高数值孔径掩模则进一步提高了缺陷容差。有些缺陷只有在极紫外光照射下才能观察到，这使得检测变得异常困难。

保护膜仍然是一个尚未解决的问题。这些薄薄的保护膜可以保护面罩免受污染，但高数值孔径系统需要更高的光源功率，从而产生严重的热应力。现有的保护膜材料在持续暴露下会发生变形或降解。虽然新型材料正在研发中，但尚未完全达到连续大批量生产的成熟度。

产能和正常运行时间同等重要。半导体晶圆厂依赖于极高的利用率，因为停机会直接影响盈利能力。高数值孔径光刻机仍处于早期阶段，尚未展现出成熟EUV平台那样的长期可靠性。即使是相对较小的中断，也可能对全天候运转的尖端晶圆厂造成重大的经济损失。

成本最终可能是最大的障碍。每台高数值孔径（High-NA）极紫外光刻机造价约为3.5亿至4亿美元，使其成为有史以来最昂贵的制造工具。除了光刻机本身，晶圆厂还需要进行大规模的基础设施升级，包括供电、冷却、隔振和洁净室改造。高数值孔径光刻机生产所需的总投资巨大，代工厂必须权衡由此带来的增量收益是否足以抵消这些支出。

台积电似乎已经考虑到了这一点。该公司并没有急于部署高数值孔径光刻技术，而是通过多重曝光和工艺优化来扩展现有的0.33数值孔径极紫外光刻系统。这一决定不仅反映了对技术成熟度的考量，也体现了对经济效益的考量。

更广泛的生态系统是另一个问题。光刻技术并非孤立运行。蚀刻、沉积、计量、检测、设计软件、封装以及良率学习基础设施都必须协同发展。高数值孔径极紫外光刻（High-NA EUV）在整个制造流程中引入了新的交互作用，这意味着整个半导体生态系统必须成熟，才能实现稳定的高产量良率。

总而言之，高数值孔径极紫外光刻技术（High-NA EUV）正处于从实验室成功向产业化成熟过渡的艰难阶段。该技术已在研究环境和中试生产中展现出卓越的性能，但成功的半导体制造需要的远不止技术上的验证。在高数值孔径极紫外光刻技术成为主流生产技术之前，良率稳定性、正常运行时间、缺陷率、生态系统成熟度、基础设施投资和经济可行性等各方面都必须得到提升。

（来源：内容来自半导体行业观察综合 ）

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