基於 Tiktok 和 X，一張帶有粗體字樣EUV的中國機器的圖片正在流傳。許多人由此得出結論，中國可能很快就會使用高度複雜的極紫外 （EUV） 光刻技術生產芯片。
這對該國來說將是一個巨大的成功，因為到目前為止，隻有荷蘭的 ASML 大規模生產了 EUV 光刻係統。但是，由於出口限製，ASML 不允許將這些出售給中芯國際等中國芯片製造商。當前的 EUV 光刻係統暴露了波長為 13.5 納米的芯片結構。它們是最現代生產流程所必需的。
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中國最大的芯片合同製造商中芯國際目前主要為華為生產 7 納米結構的芯片。如果沒有 EUV 光刻係統，製造商必須依賴具有深紫外波長（DUV，193 nm 波長）的多重圖形化。結構越精細，需要的曝光通道就越多，這會增加錯誤率。即使是 7 納米工藝也隻有在補貼下才在經濟上可行。
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同時，這台來自中國的機器還標有額外的字符，穀歌將其翻譯為EUV 光刻鏡頭對準 [和] 幹涉儀。據此，它是一種用於對準並可能測試現代矽晶片的設備。但是，它與用於曝光芯片的光刻係統無關，而是生產的配套機器。這也解釋了為什麽該盒子看起來隻有 ASML EUV 光刻係統的一半左右。
EUV 一詞沒有明確的定義。其他波長也屬於此光譜範圍，例如發射 46.9 nm 輻射的氬等離子體激光源。FZ Jlich 正在研究如何將這種輻射用於EUV 幹涉光刻。
（圖片：ASML）
據報道，中國計劃在 2025 年夏季開始 EUV 機器的試生產，並於 2026 年開始批量生產。然而，目前還沒有可靠的消息來源表明，中芯國際或其他公司在不久的將來將能夠使用EUV技術製造芯片。
謹防有關中國芯片生產的報道
與此同時，自 2024 年以來，有關中國半導體行業的錯誤信息一直在積累。例如，去年秋天，有猜測稱中國已經為高達 8 納米的生產工藝開發了自己的 DUV 係統。這方麵的來源是中國政府文件，這些文件可能被翻譯錯誤。
他們指出，國內公司可以使用 DUV 光刻技術製造 65 nm 工藝的係統，具有 8 nm 的疊加。Overlay 通常是指晶圓的對準精度。
(綜合)
中國投資 370 億歐元開發國產 EUV 光刻係統 - Power Electronics News
中國投資 370 億歐元開發國產 EUV 光刻係統
EUV（極紫外）光刻係統在半導體製造中發揮著至關重要的作用，有助於製造更小、更強大、更節能的芯片。
EUV（極紫外）光刻係統對於製造創新半導體至關重要，能夠生產更小、更強大和更節能的芯片。EUV 使用 13.5 nm 波長的光在半導體晶片上形成極精細的特征圖案化，對於提供 5 nm、3 nm 及更高波長的節點至關重要。
ASML是一家荷蘭公司，是唯一一家 EUV 係統製造商，這使得它們對世界半導體生產至關重要。這些機器的使用受到嚴格限製，出口限製會影響政治和經濟影響力。
在美國的壓力下，ASML 自 2019 年以來一直被禁止向中國出售其先進設備。最近，荷蘭進一步收緊了這些限製，有效地阻止了中國獲得基本零部件。
本文將探討中國投資370 億歐元開發國產 EUV 光刻係統的大膽半導體計劃，以及它對 ASML 市場領導地位可能構成的威脅。
ASML 對 EUV 技術的壟斷
由 ASML 開創的 EUV 光刻技術是唯一能夠達到下一代半導體製造所需精度的技術。這種能力對於維持半導體行業遵循摩爾定律的能力至關重要，摩爾定律是幾十年來大約每兩年將芯片上的晶體管數量翻倍的趨勢。
該過程從產生 EUV 光開始，這是通過使用高功率激光瞄準微小的錫滴來實現的。強烈的能量將錫轉化為等離子體，等離子體發射所需的 13.5 nm 波長光。由於 EUV 光很容易被空氣和傳統材料吸收，因此整個過程發生在真空中，需要專門的光學元件來引導光線。
這些光學元件依賴於塗有鉬和矽交替層的反射鏡，旨在通過相長幹涉反射 EUV 光。鏡子必須拋光至近乎完美的光滑度，因為小至納米的缺陷可能會破壞芯片製造所需的精度。
同樣重要的是光刻膠，即應用於矽晶片的光敏材料。這些光刻膠必須經過微調以對 EUV 的短波長做出反應，平衡靈敏度和分辨率以最大限度地減少缺陷。光刻膠化學的創新對於提高 EUV 的實用性至關重要。
圖 1 顯示了 ASML 的 TWINSCAN NXE 設備內部從 EUV 光源（右下）到半導體晶片（中下）的完整光路。
EUV 光刻技術允許生產更小、更快、更節能的芯片，為人工智能 （AI）、5G 網絡、高性能計算和自主係統等創新應用提供動力。TSMC、Samsung 和 Intel 等行業領導者使用 EUV 係統（由 ASML 獨家生產）來保持其競爭優勢。
EUV 與 DUV
如果沒有 EUV，就不可能使用較舊的深紫外 （DUV） 光刻方法將晶體管縮放到電流密度。DUV 和 EUV 光刻技術在波長和分辨率上存在顯著差異。DUV 在更長的波長下工作，通常使用 KrF 激光器為 248 nm，使用 ArF 激光器為 193 nm。先進的技術，如浸沒式光刻技術（使用水來提高分辨率）和多重圖案化（多次曝光可實現更精細的特征），使 DUV 能夠處理低至約 7 nm 的節點。
相比之下，EUV 在更短的 13.5 nm 波長下工作，從而可以在單次曝光中對 7 nm 以下的特征進行圖案化，包括 5 nm 和 3 nm 節點。這消除了對複雜多重圖形的需求。
在應用方麵，DUV 在大約 180 nm 到 7 nm 的節點中占據主導地位，並廣泛用於生產 DRAM 和 NAND 等存儲芯片，以及不太先進的邏輯芯片。然而，EUV 對於幾納米的高級邏輯節點至關重要，尤其是在高性能 CPU 和 GPU 中。雖然 EUV 用於關鍵層，例如金屬層，但某些層仍然依賴 DUV 來提高成本效益。
高 NA EUV
ASML 進一步擴展了 EUV 光刻技術的能力，開發了高數值孔徑 （NA） 技術，也稱為EXE。在高數值孔徑光刻係統中，數值孔徑（衡量光學係統收集和聚焦光的能力的指標）從 0.33 增加到 0.55。這將臨界尺寸或係統可以打印的最小特征減少了 1.7 倍，並將芯片上的晶體管密度提高了 2.9 倍。
中國 EUV 發展的主要參與者
以華為為首，許多中國公司正在努力實現這一雄心勃勃的目標，華為於 2022 年為一種新型 EUV 光源申請了專利。另一家主要參與者，中國領先的光刻設備製造商 SMEE（上海微電子設備）提交了 2023年專利，名為極紫外輻射發生器和光刻設備。
學術界也加入了這場競賽。哈爾濱工業大學最近提出了一種不同於西方方法的產生 EUV 光的替代方法。該研究所的項目由趙永鵬教授領導，專注於中心波長為 13.5 納米的放電誘導等離子體 EUV 源。
ASML 的 EUV 光源采用激光產生等離子體 （LPP） 技術，其中高能激光撞擊液態錫滴以產生等離子體。這個過程依賴於先進的激光組件和基於 FPGA 的複雜控製，關鍵技術曆來由外國公司主導。
相比之下，Zhao 的團隊采用了激光誘導放電等離子體 （LDP） 方法。在這種方法中，激光蒸發少量錫，在兩個電極之間形成雲。然後在電極上施加高壓，使錫雲通電並將其轉化為等離子體。由此產生的電子和高價錫離子之間的相互作用會產生 EUV 光。
根據該研究所的網站，這種方法擁有高能量轉換效率、低成本、緊湊的尺寸和相對較低的技術複雜性。然而，優化放電脈衝時序和輸出功率仍然是一個重大挑戰。
中國的其他研究小組也在從不同角度探索 EUV 技術。上海光學精密機械研究所與清華大學共同領導了SSMB-EUV 項目，這是一項旨在開發用於光刻的替代 EUV 光源的大規模國家計劃。
中國打破 ASML 壟斷的挑戰
盡管中國投資了 370 億歐元，但它不太可能在幾年內生產出商業上可行的 13.5 納米 EUV 光刻機。ASML 作為係統集成商運營，依賴於尖端知識產權和組件的生態係統，其中絕大多數來自擁有數十年專業知識的西方供應商。此外，除了核心光源係統外，生產完整的光刻機還需要高精度組件，如鏡子。
此外，研究工作繼續專注於提高能源效率，最近的突破有望在這一領域取得重大進展。衝繩科學技術大學 （OIST）的 Tsumoru Shintake 教授提出了一種可以將能耗降低 90% 的 EUV 技術。ASML 也引入了重大升級，以提高其係統的效率和生產力。
OIST 的 EUV 光刻設計可在更小的 EUV 光源下運行，從而顯著降低成本，同時大大提高機器的可靠性和使用壽命。此外，它消耗的功率不到傳統 EUV 光刻係統的十分之一，有助於實現更環保的半導體行業。
這一突破是通過克服曾經被認為無法克服的兩個挑戰實現的（圖 2）。首先是開發一種僅使用兩個鏡子的創新光學投影係統。第二種是一種新穎的方法，可以有效地將 EUV 光引導到平麵鏡（光掩模）上的邏輯圖案上，而不會阻礙光路。
前方的道路
中國開發 EUV 光刻技術是近代曆史上最雄心勃勃的技術舉措之一。雖然取得了進展，但該國麵臨著巨大的技術、知識產權和供應鏈挑戰。克服 ASML 數十年來的領先優勢並非易事，但中國的決心在大量資金的支持下確保了全球半導體競賽遠未結束。
