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英特爾：未來芯片制造，光刻不再那么重要

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英特爾：未來芯片制造，光刻不再那么重要

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本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）綜合
未來晶體管設計可能降低芯片制造對先進光刻設備的依賴 。

最近 ， 英特爾高管發表了一個頗具爭議的觀點：未來晶體管設計（如GAAFET和CFET）可能降低芯片制造對先進光刻設備（尤其是EUV光刻機）的依賴 。 這一觀點挑戰了當前先進芯片制造的核心范式 。
目前 ， ASML的極紫外（EUV）光刻機是制造高端芯片（如7nm及以下節點）的關鍵設備 ， 它負責幫助臺積電等公司將極其微小的電路設計“打印”到硅晶圓上 。 據了解 ， EUV技術極為復雜 ， 一臺EUV光刻設備需要多項跨學科技術的協同支持 ， 才能實現具備成本效益的量產能力 。
值得一提的是 ， 2018年 ， 英特爾訂購了首個High-NA EUV光刻系統——TWINSCAN EXE:5000；2023年12月 ， ASML交付了該光刻系統的首批模塊；2024年3月 ， 英特爾分享了在位于美國俄勒岡州的D1X工廠內 ， ASML工程團隊安裝調試的部分畫面 。
有資料顯示 ， ASML的High NA EUV光刻機（EXE:5000）的分辨率為8nm ， 可以實現比現有EUV光刻機小1.7倍物理特征的微縮 ， 從將單次曝光的晶體管密度提高2.9倍 ， 可以使芯片制造商能夠簡化其制造流程 。 在生產速度上 ， 這臺光刻機達到了每小時400至500片晶圓 ， 是當前標準EUV每小時200片晶圓的2-2.5倍的速度 ， 即提升了100%至150% ， 將進一步提升產能 。
根據目前英特爾已經安裝的兩臺ASML High NA EUV光刻機的早期數據 ， High NA EUV機器只需要一次曝光和個位數的處理步驟 ， 即可完成早期機器需要三次曝光和約40個處理步驟的工作 。
然而 ， 這位英特爾董事卻認為 ， 未來的晶體管設計 ， 包括環繞柵極場效應晶體管（GAAFET）和互補場效應晶體管（CFET） ， 將更多地依賴光刻后的制造步驟 ， 并降低光刻技術在制造高端芯片中的整體重要性 。
【英特爾：未來芯片制造，光刻不再那么重要】光刻技術與蝕刻技術的區別是 ， 光刻技術利用光學投影原理將掩膜版圖形轉移至硅片光刻膠層 ， 通過后續顯影形成三維電路模板 ， 其分辨率直接決定芯片制程節點 。 而蝕刻技術則是依靠等離子體或濕法化學腐蝕手段 ， 選擇性去除未被光刻膠保護的硅片材料 ， 實現圖形結構的立體構建 ， 其各向異性控制能力至關重要 。
目前主流的技術方案是鰭式場效應晶體管（FinFET） ， 使晶體管底部連接絕緣材料 ， 使電流通過柵極來完成控制；而新型設計包括GAAFET和CFET ， 一種是讓柵極包裹晶體管 ， 晶體管組平行排列 ， 另一種是將晶體管組垂直堆疊 ， 可顯著節省晶圓空間 。
舉個例子 ， 傳統的FinFET就像是在平地上建房子 ， 主要靠縮小房子的占地面積來提高密度 。 新的GAAFET設計則像是用圍墻把房子完全包圍起來 ， 而CFET更進一步 ， 直接把房子疊起來建 。 這種三維結構的復雜性對精確刻蝕提出了更高要求 。 為了從各個方向“包裹”柵極或創建堆疊結構 ， 芯片制造商需要更精細地、特別是橫向地去除晶圓上的多余材料 。
因此 ， 該董事指出 ， 未來的重點可能從單純依賴光刻機縮小特征尺寸 ， 轉向更復雜、更關鍵的刻蝕工藝 ， 以確保這些新型三維晶體管結構的精確成型 。 高數值孔徑光刻機在先進制程中的重要性將低于當前EUV設備在7nm及更先進技術節點中的關鍵地位 。 這預示著芯片制造技術路線可能迎來重大轉變 。
臺積電仍在評估ASML “高數值孔徑” 設備無獨有偶 ， 不久前在臺積電2025年度技術論壇歐洲場 ， 有人提問臺積電是否計劃將High-NA EUV設備用于即將推出的A14制程及未來制程的升級 。
臺積電業務開發、全球業務資深副總經理暨副共同營運長張曉強表示 ， 公司尚未找到令人信服的理由 。 A14的強化提升 ， 在不使用High-NA EUV的情況下也非常顯著 。 因此 ， 我們的技術團隊在繼續尋找一種方法 ， 透過利用規模效益來延長當前（低數值孔徑為影設備）的壽命 。 只要他們能繼續找到方法 ， 顯然我們就不必使用High-NA EUV 。
值得一提的是 ， 一臺High-NA EUV造價超過4億美元 ， 幾乎比目前晶圓廠中最昂貴設備的價格翻倍 ， 因此芯片制造商們都需要評估 ， 昂貴的High-NA EUV在速度和精確度方面帶來的效益 ， 何時才能蓋過其高昂價格帶來的成本 。
ASML透露 ， 全球目前僅五臺High-NA EUV正式出貨 ， 客戶包括英特爾、臺積電和三星 。 2025年第一季度 ， ASML實現凈銷售額77億歐元 ， 毛利率為54% ， 凈利潤達24億歐元 。 第一季度的新增訂單金額為39億歐元 ， 其中12億歐元為EUV光刻機訂單 。
ASML計劃今年再出貨5臺 ， 并計劃未來幾年將年產量提升至20臺 。 ASML總裁兼首席執行官傅恪禮（Christophe Fouquet）在財報會議上表示 ， 他預期客戶會在2026-2027年準備好量產測試High-NA EUV 。
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