揭秘4亿美金光刻机的制造工厂

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文章摘要

在荷兰的一个巨型实验室中，ASML公司研发的高数值孔径（High NA）芯片制造设备正在改变微芯片的生产方式。这台造价超过4亿美元的机器是目前世界上最先进、最昂贵的芯片制造设备，其体积比双层巴士还要大，由四个模块组成，分别在康涅狄格州、加利福尼亚州、德国和荷兰制造，最终在荷兰费尔德霍芬的实验室进行组装和测试。全球首个High NA商业化安装于英特尔，该公司计划于2024年在俄勒冈州建造芯片制造厂。目前，只有少数公司如台湾半导体制造公司、三星和英特尔能够提供这种芯片，它们正在加紧生产以满足市场需求。

High NA是ASML最新一代极紫外光刻机（EUV），能够投射构成最先进微芯片的最小蓝图。ASML是EUV的独家制造商，其客户包括Nvidia、苹果和AMD等巨头。ASML表示，所有EUV客户最终都将采用High NA技术。Futurum集团的丹尼尔·纽曼指出，ASML已经完全垄断了该市场。ASML首席执行官Christophe Fouquet强调，随着机器的进步，芯片生产成本也随之降低，这是摩尔定律的核心要求。

High NA较ASML之前的EUV机器有显著改进。英特尔表示，使用High NA生产的晶圆可靠性约为前代机器的两倍，而三星则称其生产周期缩短了60%。High NA能够以更高的分辨率投射芯片设计，从而提高良率，减少生产步骤，加快生产速度。ASML技术执行副总裁Jos Benschop指出，High NA不仅意味着尺寸缩小，还能通过避免多次图案化提高良率。

ASML的EUV技术耗时20多年才得以开发，其过程极为复杂。EUV光通过熔融的锡液产生，其波长仅为13.5纳米，整个过程必须在真空中进行。ASML的老一代DUV光刻机使用的是波长为193纳米的深紫外光，尽管ASML仍在生产这些光刻机，但它是全球唯一一家在EUV光刻技术上取得成功的公司。

ASML的高数值孔径机器通过增加透镜开口，提高了反射镜捕获光线的角度，从而一步将更小的设计转移到晶圆上。然而，高数值孔径机器的成本也显著上升，且消耗大量电力。Fouquet表示，ASML自2018年以来已将每片晶圆的曝光所需功率降低了60%以上，以应对能源消耗问题。

ASML的DUV光刻机在2024年仍占其业务的60%，中国是这些系统的主要买家。美国出口管制禁止ASML向中国出售EUV光刻机，但中国仍在使用最先进的DUV芯片制造智能手机等设备。ASML的股价在7月份创下历史新高，但由于关税等不确定因素，股价随后下跌了30%以上。

ASML计划进一步提高其下一台机器Hyper NA的数值孔径，预计需求将在2032年至2035年之间出现。目前，ASML专注于满足High NA的需求，计划今年至少再出货5台系统，并在几年内将产能提升至20台。