不用High-NA EUV光刻机,台积电也能赢?
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2025-05-01 07:20:21
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随着台积电在2025年北美研讨会上进一步揭晓最新工艺进展,比2nm工艺更先进的1.4nm工艺(A14工艺)开始逐渐披露最新细节。

据悉,A14是台积电(TSMC)首个1.4nm级工艺,基于第二代GAA纳米片晶体管,并通过NanoFlexPro技术提供进一步的灵活性。台积电预计A14将于2028年投入量产,但不会采用背面供电。而背面供电的A14版本将在次年提出。

值得一提的是,继A16工艺放弃使用High-NA EUV光刻机后,A14 工艺将再次弃用该设备,转而继续使用 0.33 数值孔径 EUV光刻机。这一消息由台积电高级副总裁Kevin Zhang在数值孔径技术研讨会上透露,并被BITS&CHIPS报道。

相比之下,英特尔和三星等竞争对手都将在类似的制程节点使用High-NA EUV光刻机,英特尔更是目前High-NA唯一的使用者,试图通过技术跳跃重夺制程领导地位。

High-NA EUV,开始投产

High-NA EUV光刻机,又叫高数值孔径光刻机,是下一代光刻的核心突破。

目前常见的EUV光刻机(极紫外光刻机)以其独特的极紫外光源和更短的波长,成功将光刻精度推向了新的高度,而High-NA EUV光刻机更是进一步提升了光刻的精度和效率,为制造更小、更精密的提供了可能。

有资料显示,ASML的High NA EUV(E:5000)的分辨率为 8nm,可以实现比现有EUV光刻机小1.7倍物理特征的微缩,从将单次曝光的晶体管密度提高2.9倍,可以使芯片制造商能够简化其制造流程。生产速度达到了每小时400至500片晶圆,是当前标准EUV每小时200片晶圆的2-2.5倍的速度,即提升了100%至150%,将进一步提升产能,并降低成本。

根据目前英特尔已经安装的两台ASML High NA EUV光刻机的早期数据,High NA EUV 机器只需要一次曝光和个位数的处理步骤,即可完成早期机器需要三次曝光和约40个处理步骤的工作。

如此强悍的性能,如果英特尔能顺利完成所有机器的安装,那确实可以“弥补”工艺差距。

台积电放弃High NA,以稳求胜

虽然High NA EUV光刻机很强,但产业专家们却并持有保守态度,大多数都提到了“成本问题”。

根据ASML 发言人在活动上给出的数据,英特尔首台High-NA EUV光刻机重达 150000 公斤,安装这台系统共计用时6个月,250名工程师,而价格更是高达3亿至4亿美元。

值得注意的是,英特尔订购该光刻机的时间约为2022年1月,此后英特尔更是包下了ASML几乎全部产能,这意味着台积电在短时间内也无法接收到新设备。

以ASML每年生产5台High-NA EUV光刻机的速度计算,仅购买成本就已经达到了约15亿美元,这还没有算上工厂建设、人工等费用。此外,新工艺节点的研发、制造成本更是天文数字。

这些成本向下平摊,最终限制其在消费产品中的应用。

另据媒体报道称,台积电的 A14 单层芯片设计需要多个光罩,而使用最新的光刻工具只会抬高成本,而得不到太多好处。

相反,通过专注于0.33 NA EUV,台积电可以使用多重曝光技术来保持相同的设计复杂度,而无需高NA EUV的极高精度,最终降低生产成本。

简单来说,如果综合考量必要性,英特尔如果不能保证未来的产能利用率,那预期不排除可能面临亏损扩大的窘境。

相比之下,台积电在良率、成本等方面的挑战压力远远小于竞争对手,完全有时间利用“旧设备”实现更加经济高效的解决方案。

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