近日,美媒公開了阿斯麥公司的最新一代極紫外光刻機,造價超4億美元。
眾所周知,光刻機是半導體產業鏈中最精密的設備,也是製造芯片的核心裝備。
光刻過程簡單來說,是把設計好的芯片圖案印在掩膜上,再用激光穿過掩膜和物鏡,最後把芯片的圖案精準地投射到晶圓表面。
形象點說,可以把光刻機,比作是高級的「投影儀」。
只不過,它使用的不是一般的光,而是特定的光源。
按光源波長的不同,光刻機主要分為深紫外DUV和極紫外EUV。
DUV光刻機採用波長為193納米的紫外光,而更先進的EUV光刻機,則將波長縮短至13.5納米。
波長越短,雕刻出來的電路越精細,芯片的製程也就越短。
在DUV領域,市場被荷蘭阿斯麥、日本尼康和佳能三巨頭共同瓜分;
而在EUV領域,阿斯麥完全獨領風騷。
有了EUV光刻機,芯片廠商們可以研製出5nm、3nm芯片,在先進芯片製程可以領先一步。
如果說,EUV光刻機是人類半導體工業皇冠上的明珠,那麼阿斯麥就相當於握着最亮明珠的那個廠商。
而其最新發佈的高數值孔徑High-NA EUV光刻機,更是將這一地位推向了新的巔峰。
跟傳統EUV光刻機相比,High-NA有兩項革命性的重大突破。
首先,增大了數值孔徑NA,從之前標準EUV光刻機的0.33提升到了0.55。
簡單來說,這個值越大,就能實現更小的分辨率和更高的分辨能力,製造出來的芯片也會更精細,性能也更強大。
其次,High-NA避免了傳統工藝中繁瑣的多次圖形化步驟,顯著減少了多次曝光次數。
不僅能讓生產出的芯片運行速度更快,還能提高生產效率和良率。
舉個例子,之前可能每小時才能生產150片晶圓,但現在可以提高到300片。
據悉,High-NA光刻機造價超4億美元,迄今為止,總共只交付了5台。
目前支持2nm量產,到2029年可以支持1nm的量產。
更令人驚嘆的是,如果採用多重曝光,理論上甚至能夠實現0.5nm(即5埃米)製程的芯片製造,逼近原子級別的極限。
據了解,由於體積非常的龐大,想要運輸這台光刻機,需要大約7架波音747和25到30輛卡車。
而安裝和調試過程同樣複雜,需要極高的精度和技術,任何微小的誤差都可能導致光刻質量的下降。
保守估計,需要一年左右的時間。
值得一提,光刻機上的絕大部分零部件,並不是阿斯麥自己的。
而是來自於全球超過5000家供應商企業,而且都是業內頂尖的技術水平。
比如德國的蔡司鏡頭,日本的特殊複合材料,瑞典的工業精密機床,美國的先進控制軟件、光源等等。
而阿斯麥正是憑藉「集全球最頂尖技術」這一法寶 ,在光刻機領域,可以說是全球實力最雄厚的。
然而,在阿斯麥的股權中,有超過50%的股份都被美國資本所掌控。
換句話說,阿斯麥也被美國卡脖子。
這就導致世界上任何想生產先進芯片的國家,不僅要過阿斯麥這一關,更要過「美國允許不允許」的那一關。
正因如此,有人調侃:「阿斯麥握着明珠,但明珠鏈子的另一頭,卻綁在美國腰上」。
如果大家以為High NA EUV光刻機,應該就是阿斯麥的壓軸菜,那還是低估了它的水平。
據悉,更厲害的Hyper-NA EUV光刻機,正在加緊研發。
據說,其數值孔徑(NA),從0.55進一步提高到0.75。
更高的數值孔徑,意味着更精細的製程能力,這將進一步推動芯片性能的飛躍。
從DUV到EUV,從標準EUV到High-NA,再到未來的Hyper-NA,阿斯麥正在不斷的挑戰人類製造的極限。