改進EUV光刻 美芯片公司新工具甩中共幾千里

【新唐人北京時間2023年03月11日訊】美中芯片戰打得熱火朝天,中共在美國制裁下大力發展本土芯片製造能力。美國應用材料公司公布的新工具表明,中共要想趕上領先的半導體生產技術真的很困難。

上個月底,應用材料公司(Applied Materials)公布了一項突破性的圖案化(patterning)技術,稱為Centura Sculpta系統,核心是「pattern shaping」的新工藝步驟,可協助芯片製造商以更少的EUV光刻步驟生產高性能的晶體管和內連布線(interconnect wiring),從而降低先進芯片製程的成本、複雜性和環境影響性。

常見的多重圖案化方案如「光刻-蝕刻-光刻-蝕刻(LELE:litho-etch-litho-etch)」,其工藝流程要經過兩次完整的光刻周期,需要幾十個不同的工藝步驟。成本不斷增加。

Sculpta提供了一個替代方案。Sculpta是一種複雜的蝕刻工具,使用一束等離子體來修改矽片上的芯片特徵尺寸,減少了反覆蝕刻的步驟。

「Sculpta是為高級邏輯節點中最關鍵的圖案層而設計的」,應用材料公司表示,「由於最終圖案是由一個掩模創建的,因此設計成本和複雜性降低了,而且消除了雙重圖案化對準失誤帶來的產量風險。」

應用材料公司公司稱,Sculpta能節約大量的成本:

每月10萬片初制晶圓(wafer starts)的產能將節省約2.5億美元的成本;

每片晶圓可節省約50美元的製造成本;

每片晶圓可節約能源超過15kwh;

每片晶圓可直接減少約相當於0.35kg以上二氧化碳的溫室氣體排放;

每片晶圓可節省約15L的水等。

現在,EUV(极紫外光刻)光刻工具的成本大約為1.7億美元,而荷蘭芯片製造商阿斯麥(ASML)的下一代高NA(數值孔徑)工具的成本可能會翻一番。高NA將把分辨率限制降低到8納米,減少對多重圖案化的需求,但不是立即就能做到,第一批機器計劃在2024年之前交付。

光刻技術估計占3納米生產成本的35%。ASML公司目前壟斷了EUV光刻技術。

應用材料公司稱,Sculpta新工具可以將一些關鍵層的EUV光刻技術使用量減少一半,而半導體行業分析師估計,它可以將EUV光刻工具的總單位需求減少近20%。

估計是粗略的,因為目前還不知道Sculpta可能被採用的速度有多快,以及節省的大量成本會對半導體製造的產能擴張產生什麼影響。

隨著新工具的推出,半導體行業將受到效率提升和成本降低的推動,其可以幫助英特爾追趕台積電和三星,從而加速EUV光刻市場的增長。

Sculpta新工具可能會推動日本半導體材料製造商JSR在收購美國光刻膠廠商Inpria後實現更大的目標和回報,Inpria的目標是1納米工藝。

在為智能手機、人工智能、量子計算和其它高科技產業開發下一代芯片的競賽中,中共可能會被甩得更遠。美國的制裁已經禁止向中共出口EUV光刻工具。沒有這些工具,7納米和5納米工藝經濟成本太高,3納米、2納米及更小的工藝根本無法實施。

為電子行業提供媒體、營銷和專業服務的全球領先公司TechInsights的半導體行業趨勢分析師哈奇森稱讚說:「Sculpta是自化學機械平面化(CMP)推出以來晶圓製造領域最具創新性的新工藝步驟。」

(記者李昭希綜合報導/責任編輯:林清)

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