近日，進(jìn)博會(huì)如期在上海國(guó)家會(huì)展中心舉行，在設(shè)備館中，要不是ASML這名字大伙最近如雷貫耳，那跟周圍的輪船、飛機(jī)、潛水艇比起來(lái)，ASML的展臺(tái)一點(diǎn)都不顯眼。但論售價(jià)，展館里那臺(tái)1.4億元的直升機(jī)，可能都要遜色不少。
ASML展臺(tái)不缺人氣，一茬接一茬的人前來(lái)參觀咨詢，現(xiàn)場(chǎng)ASML的相關(guān)人員也在不斷的做著科普，有關(guān)光刻機(jī)的科普。人紅是非多，ASML展臺(tái)明明近在眼前，卻出現(xiàn)了兩種身份，一個(gè)是在規(guī)則下努力服務(wù)中國(guó)市場(chǎng)的ASML，一個(gè)是被情緒點(diǎn)爆的ASML。也因此產(chǎn)生了一些非理性誤讀。
7nm DUV這件事
首先是關(guān)于7nm DUV這件事，在ASML展區(qū)中，現(xiàn)場(chǎng)ASML工作人員對(duì)TWINSCAN NXT:1980Di的DUV光刻機(jī)原理進(jìn)行了視頻演示，據(jù)稱，其可以用過(guò)多次曝光的手段制造7nm工藝。不過(guò)，一些關(guān)于ASML進(jìn)博會(huì)報(bào)道的文章，標(biāo)題中直接使用“7nm DUV”，卻是一個(gè)錯(cuò)誤的說(shuō)法，因?yàn)椴⒉淮嬖?nm DUV或者7nm EUV。
DUV是deep ultra violet （深紫外光）的縮寫，DUV光刻機(jī)使用的光源都是193nm波長(zhǎng)的ArF excimer laser，EUV是極深紫外線（Extreme Ultraviolet Lithography），EUV光刻機(jī)光源則是13.3nm的laser pulsed tin plasma。而人眼可見光的波長(zhǎng)為380nm到880nm。
DUV是一種光源，光刻機(jī)是一種投影曝光系統(tǒng)。在半導(dǎo)體制作過(guò)程中，光刻機(jī)會(huì)投射光束，穿過(guò)印著圖案的掩模及光學(xué)鏡片，將線路圖曝光在帶有光刻膠的硅晶圓上；通過(guò)光刻膠與光的反應(yīng)來(lái)形成溝槽，然后再進(jìn)行蝕刻、沉積、摻雜，架構(gòu)出不同材質(zhì)的線路。
其中掩膜版上面會(huì)有很多的布線，形成溝槽以后在里面會(huì)布很多的二極管、三極管等，來(lái)形成不同的功能。單位面積上布的線越多，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能就越多，效能也越高，耗能越少。
DUV光刻機(jī)，分為干分式與液浸式兩種。其中，液浸式于 ASML 手中誕生，其波長(zhǎng)雖然有 193nm，但等效為134nm，經(jīng)過(guò)多重曝光后，液浸式光刻機(jī)也能夠達(dá)到7nm工藝。但是，每多一次曝光都會(huì)使得制造成本大大提升，而且良品率也難以控制。
這其中，光刻機(jī)的分辨率表示光刻機(jī)能清晰投影最小圖像的能力，是光刻機(jī)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，決定了光刻機(jī)能夠被應(yīng)用于的工藝節(jié)點(diǎn)水平。最重要的公式就是ASML在進(jìn)博會(huì)上放在最顯眼位置的公式，如下圖。
攝于進(jìn)博會(huì)
λ代表光源波長(zhǎng)；k1是工藝相關(guān)參數(shù)；NA被稱作數(shù)值孔徑，是光學(xué)鏡頭的一個(gè)重要指標(biāo)。
據(jù)現(xiàn)場(chǎng)ASML介紹，本次所展示的1980Di型號(hào)DUV光刻機(jī)是目前全球DUV的主力機(jī)型，每小時(shí)能出275片wafer，已經(jīng)被客戶使用的下一代DUV將會(huì)有更高效能。
圖源：ASML官網(wǎng)
關(guān)于媒體報(bào)道較多的DUV光刻機(jī)制造7nm工藝這件事，拿臺(tái)積電舉例，目前為止臺(tái)積電的7nm制程工藝分為第一代7nm工藝（N7）、第二代7nm工藝（N7P），以及7nm EUV（N7+）。其中N7和N7P使用的是DUV光刻，但為了用DUV制作7nm工藝，它還使用了沉浸式光刻、多重曝光等技術(shù)。而N7+則直接使用了EUV光刻，2017年，臺(tái)積電開始使用EUV進(jìn)行7nm制程開發(fā)，并于2019年開始小規(guī)模量產(chǎn)，2020年大規(guī)模量產(chǎn)，主要產(chǎn)品包括智能手機(jī)處理器、HPC和汽車芯片。
N7制程方面，截至2019年底，總計(jì)有超過(guò)100個(gè)客戶產(chǎn)品投片，涵蓋相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，包含移動(dòng)裝置、游戲機(jī)、人工智能、中央處理器、圖形處理器，以及網(wǎng)絡(luò)連接裝置等。此外，N7+版本于2019年量產(chǎn)，協(xié)助客戶產(chǎn)品大量進(jìn)入市場(chǎng)。
以上這三種7nm工藝雖然在性能、功耗等方面表現(xiàn)優(yōu)異，但成本都十分高昂。
ASML的中國(guó)市場(chǎng)
對(duì)于中國(guó)大陸市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，ASML就立刻變成了一家特別的公司，因?yàn)镋UV未獲得美國(guó)許可證的問(wèn)題，而處于風(fēng)口浪尖之上。
在此前的2020年Q3季度財(cái)報(bào)會(huì)議的視頻采訪中，ASML公司的CFO Roger Dassen就表示，ASML了解美國(guó)當(dāng)局目前的規(guī)章制度及其解釋，當(dāng)然也知道這些與特定的中國(guó)客戶密切相關(guān)，但如果廣泛的來(lái)理解其規(guī)章制度對(duì)ASML的總體含義（對(duì)于特定的中國(guó)客戶），意味著ASML將能夠從荷蘭向這些中國(guó)客戶提供DUV光刻系統(tǒng)，且無(wú)需出口許可證。
也正如ASML在進(jìn)博會(huì)上所說(shuō)，對(duì)向中國(guó)出口集成電路光刻機(jī)持開放態(tài)度，對(duì)全球客戶均一視同仁，在法律法規(guī)框架下，都將全力支持。
據(jù)筆者現(xiàn)場(chǎng)了解，ASML的DUV光刻機(jī)在中國(guó)大陸DUV市場(chǎng)上有著絕對(duì)的主導(dǎo)權(quán)，放眼整個(gè)中國(guó)制造業(yè)，當(dāng)下階段DUV對(duì)中國(guó)大陸市場(chǎng)有著非常重要的意義。據(jù)了解，位于中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電，集聚1000名技術(shù)工程師，花費(fèi)10年左右的時(shí)間，才完成對(duì)EUV光刻機(jī)的駕馭。中國(guó)大陸與其差距仍非常巨大，需從基礎(chǔ)功打磨起。
關(guān)于中國(guó)大陸市場(chǎng)，幾個(gè)月前在廣州舉行的CICD 2020上，ASM全球副總裁、中國(guó)區(qū)總裁沈波就表示，在1989年，ASML的光刻機(jī)就來(lái)到了中國(guó)，2000時(shí)，在中國(guó)成立了第一家辦公室。在過(guò)去的20年中，ASML在中國(guó)迅速發(fā)展。目前ASML在中國(guó)已有700多臺(tái)光刻機(jī)的裝機(jī)，幾乎所有主要芯片生產(chǎn)廠商都有ASML的服務(wù)。ASML在中國(guó)大陸12個(gè)城市有辦事處或分支機(jī)構(gòu)，2020年中國(guó)區(qū)有超過(guò)1100人的團(tuán)隊(duì)，為行業(yè)新增和培育了大量光刻技術(shù)人才。
“中國(guó)將成為全球成熟制程芯片最大市場(chǎng)，在成熟制程芯片的智造領(lǐng)域，ASML提供差異化的解決方案，共同推進(jìn)行業(yè)創(chuàng)新和增長(zhǎng)。”
攝于進(jìn)博會(huì)
不同于半導(dǎo)體垂直行業(yè)展會(huì)，進(jìn)博會(huì)的涉獵極其廣泛，ASML這家近幾年快速變成網(wǎng)紅的企業(yè)，身處其中容易招來(lái)許多偏見。ASML展臺(tái)上，觀看并聽取現(xiàn)場(chǎng)工作人員科普的觀眾絡(luò)繹不絕，充滿熱情的觀眾似乎想弄清楚ASML到底是怎樣的存在。這家伴隨并推動(dòng)全球半導(dǎo)體發(fā)展的公司，也正在努力消除人們心中某些不必要的隔閡。