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不用High-NA EUV光刻機,臺積電也能贏?

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隨著臺積電在2025年北美技術研討會上進一步揭曉最新工藝進展,比2nm工藝更先進的1.4nm工藝(A14工藝)開始逐漸披露最新細節。

據悉,A14是臺積電(TSMC)首個1.4nm級工藝,基于第二代GAA納米片晶體管,并通過NanoFlexPro技術提供進一步的靈活性。臺積電預計A14將于2028年投入量產,但不會采用背面供電。而背面供電的A14版本將在次年提出。


值得一提的是,繼A16工藝放棄使用High-NA EUV光刻機后,A14 工藝將再次棄用該設備,轉而繼續使用 0.33 數值孔徑 EUV光刻機。這一消息由臺積電高級副總裁Kevin Zhang在數值孔徑技術研討會上透露,并被BITS&CHIPS報道。

相比之下,英特爾和三星等競爭對手都將在類似的制程節點使用High-NA EUV光刻機,英特爾更是目前High-NA唯一的使用者,試圖通過技術跳躍重奪制程領導地位。

High-NA EUV,開始投產

High-NA EUV光刻機,又叫高數值孔徑光刻機,是下一代光刻的核心突破。

目前常見的EUV光刻機(極紫外光刻機)以其獨特的極紫外光源和更短的波長,成功將光刻精度推向了新的高度,而High-NA EUV光刻機更是進一步提升了光刻的精度和效率,為制造更小、更精密的芯片提供了可能。


有資料顯示,ASML的High NA EUV(EXE:5000)的分辨率為 8nm,可以實現比現有EUV光刻機小1.7倍物理特征的微縮,從將單次曝光的晶體管密度提高2.9倍,可以使芯片制造商能夠簡化其制造流程。晶圓生產速度達到了每小時400至500片晶圓,是當前標準EUV每小時200片晶圓的2-2.5倍的速度,即提升了100%至150%,將進一步提升產能,并降低成本。

根據目前英特爾已經安裝的兩臺ASML High NA EUV光刻機的早期數據,High NA EUV 機器只需要一次曝光和個位數的處理步驟,即可完成早期機器需要三次曝光和約40個處理步驟的工作。

如此強悍的性能,如果英特爾能順利完成所有機器的安裝,那確實可以"彌補"工藝差距。

臺積電放棄High NA,以穩求勝

雖然High NA EUV光刻機很強,但產業專家們卻并持有保守態度,大多數都提到了"成本問題"。

根據ASML 發言人在媒體活動上給出的數據,英特爾首臺High-NA EUV光刻機重達 150000 公斤,安裝這臺系統共計用時6個月,250名工程師,而價格更是高達3億至4億美元。

值得注意的是,英特爾訂購該光刻機的時間約為2022年1月,此后英特爾更是包下了ASML幾乎全部產能,這意味著臺積電在短時間內也無法接收到新設備。

以ASML每年生產5臺High-NA EUV光刻機的速度計算,僅購買成本就已經達到了約15億美元,這還沒有算上工廠建設、人工等費用。此外,新工藝節點的研發、制造成本更是天文數字。

這些成本向下平攤,最終限制其在消費產品中的應用。

另據媒體報道稱,臺積電的 A14 單層芯片設計需要多個光罩,而使用最新的光刻工具只會抬高成本,而得不到太多好處。

相反,通過專注于0.33 NA EUV,臺積電可以使用多重曝光技術來保持相同的設計復雜度,而無需高NA EUV的極高精度,最終降低生產成本。

簡單來說,如果綜合考量必要性,英特爾如果不能保證未來的產能利用率,那預期不排除可能面臨虧損擴大的窘境。

相比之下,臺積電在良率、成本等方面的挑戰壓力遠遠小于競爭對手,完全有時間利用"舊設備"實現更加經濟高效的解決方案。

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