投資100億美元！美國建High-NA EUV研發(fā)中心，意欲何為？

12月13日消息，當?shù)貢r間11日，美國紐約州長Kathy Hochul宣布，與包括IBM、美光、應用材料（Applied Materials）、東京電子（Tokyo Electron）等半導體大廠達成一項合作協(xié)議，預計將投資100億美元在紐約州Albany NanoTech Complex（奧爾巴尼納米技術綜合體）興建下一代High-NA EUV半導體研發(fā)中心，以支持世界上最復雜、最強大的半導體的研發(fā)。

根據(jù)聲明顯示，負責協(xié)調該設施建設的非營利性機構NY Creates，預計將利用10億美元的州政府資金向ASML采購TWINSCAN EXE:5200光刻設備。接下來，一旦設備安裝完畢，相關合作伙伴將可以開始研究下一代芯片制造。該計劃將創(chuàng)造700個工作崗位，并帶來至少90億美元的民間投資。

這一合作伙伴關系將大大提高紐約州作為確保聯(lián)邦國家半導體技術中心錨定中心地位的領先候選人的地位，這一指定有可能釋放超過110億美元的《芯片與科學法案》資金。

在人才方面，該計劃還包括通過與紐約州立大學的合作，以支持和建設人才發(fā)展管道。相關合作伙伴已承諾擴大或啟動對勞動力發(fā)展計劃的支持，包括對紐約州立大學、倫斯勒理工學院以及其他公共和私人勞動力發(fā)展活動的投資；K-12 STEM學術項目；工程和相關STEM領域的本科生和研究生的培訓、實習和體驗式學習，以及學術研究伙伴關系。

NY CREATES和行業(yè)合作伙伴還同意在項目的整個建設和運營階段做出一系列可持續(xù)性承諾，這些承諾與紐約州領先的綠色芯片計劃密切一致，包括使用最佳可用技術減少溫室氣體排放；優(yōu)先考慮可再生能源，優(yōu)先考慮紐約州的能源；以及為與該項目相關的新建筑爭取最低LEED金牌認證。此外，合作伙伴致力于將可持續(xù)性作為研發(fā)活動的主要目標，包括可持續(xù)的半導體制造工藝、材料使用、廢物再利用和回收以及晶圓廠設計。通過這一新的重點，High-NA EUV中心將成為可持續(xù)和氣候友好型半導體制造工藝和技術發(fā)展的全球領導者。

為了支持該項目，目前紐約州正在投資10億美元擴建奧爾巴尼納米技術綜合體，通過購買ASML的EXE:5200 High-NA EUV設備建立High-NA EUV研發(fā)中心，高度復雜的建筑，擁有超過50000平方英尺的潔凈室空間（未來預計將進一步擴大），這將鼓勵未來的合作伙伴增長，并支持新的舉措，如美國國家半導體技術中心、國家先進封裝制造計劃和國防部微電子共享計劃，后者最近被授予紐約州。在兩年的施工階段，該項目還將以現(xiàn)行工資創(chuàng)造500至600個工會建筑工作崗位。

紐約州長Kathy Hochul表示：“這項將創(chuàng)新芯片研究帶到首都地區(qū)的100億美元合作伙伴關系向整個行業(yè)發(fā)出一個信息：紐約對商業(yè)開放?！?。“從我們的綠色芯片立法到美光的歷史性投資和GO-SEMI的創(chuàng)建，我們正在紐約建設半導體研究的未來。這個行業(yè)通過重大的地區(qū)投資、無數(shù)的新工作崗位以及對勞動力發(fā)展和可持續(xù)性的大膽承諾，在我們州創(chuàng)造了真正的機會，我的政府將繼續(xù)與以及行業(yè)領袖，使紐約成為全球芯片制造超級基帶。”

ASML總裁兼首席執(zhí)行官Peter Wennink表示：“我們?yōu)锳SML工具使我們的客戶能夠生產(chǎn)世界所需的芯片而感到驕傲。紐約州對尖端High-NA EUV技術的這項重大投資將推動我們生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新，并加速芯片制造商更快、更具成本效益地制造未來更先進芯片的能力?！?span style="box-sizing: border-box !important; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; font-size: var(--articleFontsize); letter-spacing: 0.578px; overflow-wrap: break-word !important;">

單價超3億美元，High-NA EUV光刻機成尖端制程升級的關鍵

由于EUV光刻系統(tǒng)中使用的極紫外光波長（13nm）相比DUV 浸入式光刻系統(tǒng)（193 nm）有著顯著降低，多圖案 DUV 步驟可以用單次曝光 EUV 步驟代替?？梢詭椭酒圃焐汤^續(xù)向7nm及以下更先進制程工藝推進的同時，進一步提升效率和降低曝光成本。

自2017年ASML的第一臺量產(chǎn)的EUV光刻機正式推出以來，三星的7nm、5nm、3nm工藝，臺積電的第二代7nm、5nm、3nm工藝的量產(chǎn)都是依賴于0.33 數(shù)值孔徑的EUV光刻機來進行生產(chǎn)。

目前，隨著三星、臺積電、英特爾3nm制程的相繼量產(chǎn)，目前這三大先進制程制造廠商都在積極投資2nm制程的研發(fā)，以滿足未來高性能計算等先進芯片需求，并在晶圓代工市場的競爭當中取得優(yōu)勢。而2nm工藝的實現(xiàn)則可能需要依賴于ASML新一代的高數(shù)值孔徑 (High-NA) EUV光刻機EXE:5000系列。

ASML開發(fā)的第一代EUV光刻機是基于 0.33 數(shù)值孔徑透鏡的 EUV 光刻系統(tǒng)。比如目前被眾多晶圓制造商采用的ASML Twinscan NXE:3400C和NXE:3400D，都是基于0.33 NA鏡頭，分辨率為13nm。這樣的分辨率適合在金屬間距介于30nm和38nm之間的制造技術上使用。但是，當金屬間距來到30nm以下，也就是制程節(jié)點達到5nm之際，13nm的分辨率就不夠用了，這使得芯片制造商將不得不使用EUV雙圖案化及圖案成型技術，以進一步推動制程工藝的前進。但是，EUV雙圖案化不僅成本高昂，且具有良率風險，所以需要具有更高分辨率光刻機來提供助力。

目前ASML正在開發(fā)的0.55 NA的High-NA EUV光刻機，分辨率為 8nm，能夠幫助芯片制造商生產(chǎn)2nm及以下更先進制程的芯片，并且圖形曝光的成本更低、生產(chǎn)效率更高。根據(jù)ASML的路線圖，第一代的High-NA EUV光刻機TWINSCAN EXE:5000計劃于2022年底推出，但這款機型可能主要是被晶圓制造商用于相關測試，實際量產(chǎn)的將會依賴于2024年底出貨的TWINSCAN EXE:5200，每小時可生產(chǎn)超過220片晶圓。

當然，0.55 NA EUV光刻系統(tǒng)造價相比第一代的EUV光刻機也更高。據(jù)研究機構KeyBanc此前表示，一臺0.55 NA EUV光刻系統(tǒng)的成本預計為3.186億美元，而正在出貨的0.33 NA EUV光刻系統(tǒng)則為1.534億美元。

而根據(jù)ASML在2022年4月披露的信息顯示，ASML在位于 Veldhoven 的新潔凈室中已經(jīng)開始集成第一個High-NA EUV光刻系統(tǒng)。2022年第一季度收到了多個EXE:5200系統(tǒng)（量產(chǎn)版High-NA EUV光刻系統(tǒng)）的訂單，2022年4月還收到了額外的EXE:5200 訂單。主要是來自三個邏輯廠商和兩個存儲廠商的 High-NA EUV訂單。這里提到的三個邏輯晶圓廠應該是英特爾、臺積電和三星，兩個存儲晶圓廠應該是三星和SK海力士。

△ASML首個High-NA EUV光刻系統(tǒng)

不過，根據(jù)ASML最新公布的信息來看，其High-NA EUV光刻系統(tǒng)的交付時間可能已經(jīng)推后至2025年。

近期，ASML執(zhí)行副總裁Christophe Fouquet在公開場合表示，自2010年代以來EUV技術越來越成熟，半導體制程微縮至2020年前后三年，以超過50%幅度前進。不過，速度可能會在2030年代進一步放緩。所以ASML計劃2023年年底前發(fā)布首臺商用High-NA EUV光刻機，并將于2025年量產(chǎn)出貨。2025年開始，客戶就能從0.33 NA EUV多重圖案化，切換到0.55 High-NA EUV單一圖案化，降低制程成本，提高產(chǎn)量。

總結來說，High-NA EUV技術是下一代（2nm及以下）尖端制程芯片制造的關鍵。此番美國紐約州攜手美國及日本半導體大廠建立High-NA EUV半導體研發(fā)中心，主要目的就是為了進一步助力美國本土廠商提升在尖端半導體制程領域的設計和制造能力，而這也是美國芯片法案計劃的延伸。

編輯：芯智訊-浪客劍