与非网 4 月 1 日讯,据悉,垄断 EUV 光刻机领域的 ASML(阿斯麦公司)正在研发下一代光刻机,并计划在 2022 年初开始出货,2024/2025 年大规模生产。

 

众所周知,全世界能够生产最先进 7nm 制程 EUV 光刻机的只有荷兰 ASML 公司,这家出身于著名电器制造商飞利浦的芯片机企业,如今已经是全球最大的半导体设备制造商之一。甚至可以说,如果想要生产最先进的芯片,目前只有找 ASML 合作才可能实现。

 

 

光刻机是芯片生产中非常关键的设备,在工艺提升到 7nm EUV、5nm 之后,已只有极紫外光刻机能满足要求,阿斯麦则是目前唯一能制造极紫外光刻机的厂商。阿斯麦所生产的极紫外光刻机,光源的波长缩短到了 13.5nm,而极紫外光刻机之前最先进的深紫外光刻机,使用的则是波长为 193nm 的光源。

 

作为目前全球唯一有能力制造极紫外光刻机的厂商,阿斯麦已经推出了两款极紫外光刻机,分别是 TWINSCAN NXE:3400B 和 TWINSCAN NXE:3400C,可用于生产 7nm 和 5nm 的芯片,后者是最新推出的,去年共交付了 9 台。

 

目前,ASML 所出产的光刻机主要使用 NXE:3400B 及改进型 NXE:3400C,两者结构基本一致,不过 NXE:3400C 采用模块化设计,维护时间大幅缩短,从 48 小时缩短到仅需要 8 到 10 小时。同时,单位时间内的晶圆产能相较 NXE:3400B 提升了 40%。


值得注意的是,不论 NXE:3400B 或者 NXE:3400C,均属于第一代,其物镜系统的 NA(数值孔径)为 0.33。但在报告中可以发现,最新的光刻机将采用 High-NA 技术,拥有更高的数值孔径,NA 指标达 0.55,分辨率及覆盖能力相比此前的版本提升了 70%,这意味着 ASML 的下一代光刻机将有望制作 2nm 甚至极限的 1nm 工艺。


从营收方面来看,2019 年 ASML 的净销售额为 118.2 亿欧元(约合 924.6 亿人民币),同比增长 8%;净利润为 25.92 亿欧元(约合 202.74 亿人民币)。而在 EUV 光刻机方面,2019 年 ASML 共交付了 26 台光刻机,占销售额的 31%,约为 27.89 亿欧元(约合 218.1 亿人民币),核算下来,单台 EUV 光刻机的售价便达到了惊人的 8.4 亿人民币。


据此前 ASML 的报告预计,2020 年将交付 35 台 EUV 光刻机,2021 年则会达到 45 到 50 台的交付量,为 2019 年的两倍左右。


如此昂贵却稀少的机器自然也限制了目标客户,因此目前使用 ASML 公司 EUV 光刻机的主要是台积电及三星,而今年也是这两家晶圆代工厂 5nm 量产的节点。同时双方都已宣布,对于 3nm 工艺的研发已经有所突破,但按照计划,可能需要等到 2022 年才会量产,这也与 ASML 发布下一代光刻机的步调基本一致。


当然,国内厂商也在积极向 ASML 订购光刻机,如中芯国际便早在 2018 年初向 ASML 订购了一台 EUV 光刻机。遗憾的是,如今 2 年过去,中芯国际的 14nm 工艺都已经量产,但这台 EUV 光刻机至今仍未交付。


尽管在工艺制程上,7nm 制程仍然可以不使用 EUV 光刻机,但在 5nm 及以下的制程,EUV 将成为必备工具。国内目前自主生产最先进的光刻机仅能进行 90nm 工艺制造,仅能满足低端芯片生产的需求,但对于中高端芯片,依然无能为力。从技术水平来看,国内的光刻机与 ASML 仍有 15 年以上的差距,因此在未来几年,高端光刻机还是由 ASML 所掌控。


从芯片工艺节点来看,今年为 5nm,2022 年将进入 3nm 制程,2024 年有望突进 2nm,届时 ASML 下一代 EUV 也将在这一年量产。或许由于众所周知的原因,国内未必能够拿到最新一代的 EUV 光刻机,但编者认为随着此次疫情下,国际关系的促进,中国企业采购第一代 EUV 光刻机的阻力也会变小,届时可以加速缩小国内外芯片企业在工艺制程上的差距。