ASML 1nm光刻机什么时候商用？

ASML已完成1nm芯片EUV光刻机设计，并加强与台积电和三星的合作

ASML对中国大陆市场出口持开放态度，EUV等出口许可证

半导体光刻与刻蚀论坛2020将于2020年12月30-31日上海召开，光刻产业链国际动态与国产化发展机遇将是重要内容。

——ASML已完成1nm芯片EUV光刻机设计

2020年11月中旬，日本东京举行了 ITF(IMEC Technology Forum,. ITF)论坛。在论坛上，与荷兰商半导体大厂艾司摩尔(ASML) 合作研发半导体光刻机的比利时半导体研究所(IMEC)正式公布了 3 纳米及以下工艺的在微缩层面的相关技术细节。

根据其所公布的内容来看，ASML 对于 3 纳米、2 纳米、1.5 纳米、1 纳米，甚至是小于 1 纳米的工艺都做了清楚的发展规划，代表着 ASML 基本上已经能开发 1 纳米工艺的光刻设备。

在论坛中，IMEC 公司总裁兼首席技术官 Luc Van den hove 在主题演说中先介绍了公司研究概况，强调透过与 ASML 的紧密合作，以及将下一代高辨识率极紫外光 (EUV) 光刻技术进行了商业化。IMEC公司强调，将继续把工艺规模缩小到1nm及以下。包括日本在内的许多半导体公司相继退出了工艺小型化，声称摩尔定律已经走到了尽头，或者说成本太高，无利可图。

根据台积电和三星电子介绍，从 7 纳米工艺技术开始，部分工艺技术已经推出了 NA=0.33 的 EUV 光刻设备，5 纳米工艺技术也达成了频率的提升，但对于 2 纳米以后的超精细工艺技术，则还是需要能够达成更高的辨识率和更高 NA (NA=0.55) 的光刻设备。

据IMEC介绍，ASML已经完成了作为NXE:5000系列的高NA EUV光刻系统的基本设计，但商业化计划在2022年左右。这套下一代系统将因其巨大的光学系统而变得非常高大，很有可能顶在传统洁净室的天花板下。

ASML目前在售的两款极紫外光刻机分别是TWINSCAN NXE:3400B和TWINSCAN NXE:3400C，3600D计划明年年中出货，生产效率将提升18%。

ASML过去一直与IMEC紧密合作开发光刻技术，但为了开发使用高NA EUV光刻工具的光刻工艺，在IMEC的园区里成立了新的“IMEC-ASML高NA EUV实验室”，以促进共同开发和开发使用高NA EUV光刻工具的光刻工艺。该公司还计划与材料供应商合作开发掩模和抗蚀剂。

Van den hove最后表示：“逻辑器件工艺小型化的目的是降低功耗、提高性能、减少面积、降低成本，也就是通常所说的PPAC。除了这四个目标外，随着小型化向3nm、2nm、1.5nm，甚至超越1nm，达到亚1nm，我们将努力实现环境友好、适合可持续发展社会的微处理器。”他表示，将继续致力于工艺小型化，表现出了极大的热情。

——台积电大规模购买EUV光刻机，保持业界领先地位

近期媒体报道，台积电表示其部署的极紫外光(EUV)光刻工具已占全球安装和运行总量的50%左右，这意味着其使用的EUV机器数量超过了业内其他任何一家公司。为了保持领先，台积电已经下单订购了至少13台ASML的Twinscan NXE EUV光刻机，将会在2021年全年交付，不过具体的交付和安装时间表尚不清楚。同时，明年台积电实际需求的数量可能是高达16到17台EUV光刻机。

目前，台积电使用ASML的Twinscan NXE EUV光刻机在其N7+以及N5节点上制造芯片，但在未来几个季度，该公司将增加N6(实际上将在2020年第四季度或2021年第一季度进入HVM)以及同样具有EUV层的N5P工艺。台积电对EUV工具的需求正在增加是因为其技术越来越复杂，更多地方需要使用极紫外光刻工具处理。台积电的N7+使用EUV来处理最多4层，以减少制造高度复杂的电路时多图案技术的使用。

根据ASML的官方数据，2018年至2019年，每月产能约4.5万片晶圆(WSPM)，一个EUV层需要一台Twinscan NXE光刻机。随着工具生产效率的提高，WSPM的数量也在增长。如果要为一个准备使用N3或更先进节点制造工艺的GigaFab(产能高于每月10万片)配备设备，台积电在该晶圆厂至少需要40台EUV光刻设备。

ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系统价格相当昂贵。早在10月份，ASML就透露，其订单中的4套EUV系统价值5.95亿欧元(约合7.03亿美元)，因此单台设备的成本可能高达1.4875亿欧元(1.7575亿美元)。也就是说，13套EUV设备可能要花费台积电高达22.84亿美元。

但在EUV工具方面，钱并不是唯一的考虑因素。ASML是唯一生产和安装EUV光刻机的公司，它的生产和安装能力相对有限。在对其生产工艺进行调整后，该公司认为可以将单台机器的周期缩减到20周，这样一来，每年的产能将达到45到50套系统。

2020年前三季度，ASML已经出货了23台EUV光刻机，预计全年销售量比2020年原计划的35台少一点。截至目前，ASML已累计出货83台商用EUV光刻机(其中包括2015年第一季度至2020年第三季度销售的NXE:3350B、NXE:3400B和NXE:3400C)。如果台积电官方关于拥有全球已安装和运行Twinscan NXE光刻机中约50%这个说法是正确的，那么目前可能已经拥有30至40台EUV光刻机。

台积电不是唯一采购大量EUV光刻机的半导体制造商。三星目前只使用EUV工艺来生产其7LPP和5LPE SoC以及一些DRAM，但随着三星晶圆厂扩大EUVL工艺在生产上的应用，三星半导体也提高了基于EUV工艺的DRAM的生产，最终将不可避免地采购更多的Twinscan NXE光刻机。预计英特尔也将在2022年开始使用其7nm节点生产芯片时，将开始部署EUVL设备，很可能在未来几年成为EUVL设备的主要采用者之一。

未来几年全球对EUV光刻机的需求只会增加，但从目前的情况来看，在未来一段时间内，台积电仍将是这些光刻设备的主要采购者，三星和英特尔将紧随其后。

——三星加强与ASML的技术和投资合作

近日，包括CEO Peter Burnink在内的ASML高管于访问了三星的半导体工厂，讨论了在EUV光刻机供应和开发方面的合作。

ASML高管与三星副董事长金基南进行了会谈。业内人士认为，三星在此次会谈中要求ASML供应更多的EUV光刻机，并讨论了双方在开发下一代EUV光刻机方面的合作。

据悉，三星需要更多的EUV光刻机来扩大其在全球晶圆制造市场的份额。然而，作为世界上唯一的EUV光刻机制造商，ASML向台积电提供的设备要多于三星。因此三星希望与ASML建立技术联盟，以确保下一代EUV光刻机的供应。对于ASML来说，与三星的投资合作是必要的，因为开发下一代EUV光刻机需要大量投资。

该报道指出，三星希望投资开发高数值孔径的EUV光刻机，以提高半导体微制造所需的电路分辨率。该设备的价格预计为每台5000亿韩元，比目前的EUV设备高出2到3倍。ASML计划在2023年年中推出该设备的原型，三星则希望优先获得ASML的供应，以在技术上领先台积电。

不过，三星一位官员表示，会议并没有做出具体的投资决定。他说，ASML高管到访三星是为了回应李在镕10月份访问ASML总部。另有消息称，ASML的高管此次还会面了SK海力士总裁李石熙，双方讨论了扩大UV设备供应和促进合作的途径。

——对中国大陆出口持开放态度，EUV等出口许可证

2020年11月上旬， ASML全球副总裁、中国区总裁沈波透露，2020年二、三季度，该公司发往中国大陆地区的光刻机台数超过了全球总台数的20%。然而在2020年的进博会上，ASML仅展示了DUV光刻机，并没有展示新的EUV光刻机。

对此，沈波表示，EUV光刻机目前还在等荷兰政府的出口许可证。该公司须在遵守法律法规的前提下进行光刻机出口。沈波强调，该公司对向中国出口光刻机保持很开放态度。自30年前进入中国市场以来，该公司在中国总计为客户提供了700多台装机。

半导体光刻与刻蚀论坛2020将于2020年12月30-31日上海召开，光刻产业链国际动态与国产化发展机遇将是重要内容。

【半导体光刻与刻蚀材料、设备与技术论坛2020】

在政策和市场需求的双重驱动下，半导体光刻和刻蚀产业链将加速国产化进程。参与企业将面临空前的发展机遇。然而材料、技术与设备的竞争力提升，也将面临挑战。半导体光刻与刻蚀材料、设备与技术论坛2020将于12月30-31日在上海召开。会议由亚化咨询主办，多家国内外企业重点支持和参与，将对半导体产业核心工艺——光刻和刻蚀产业链的重点议题展开深入探讨。

会议主题

1. 半导体光刻与刻蚀产业链相关政策趋势

2. 国际先进光刻材料设备与技术

3. 半导体光刻胶及其原料

4. 半导体光刻技术——DUV、浸没式、多重曝光、EUV、新技术

5. 光刻与刻蚀产业链的国产化发展

6. 光掩膜版、光刻气、光刻源、光刻机及其关键零部件

7. 光刻配套——涂胶显影、光刻胶剥离、检测等

8. 刻蚀技术——湿法、干法、等离子刻蚀、反应离子刻蚀、ICP刻蚀等

9. 刻蚀工艺、刻蚀机及刻蚀液(气体)

10. 光刻、刻蚀与先进封装

关键词： ASML 1nm光刻机