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阿斯麥的新一代EUV光刻機 造價要
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  喬治敦大學研究芯片制造的研究分析師威爾·亨特(Will Hunt)表示:“沒有阿斯麥的機器,就不可能制造出先進芯片。”“很多東西都要經過年復一年的調整和試驗,而這些都是非常困難的。”


  他說,極紫外光刻機的每個部件都“極其復雜,復雜得令人吃驚”。

  制造芯片通常需要一些世界上最先進的工程技術。芯片最初是一個圓柱形的硅晶體,其先是被切成薄片,然後薄片再塗上一層光敏材料,反復暴露在已經設定好圖案的光束下。沒有被光接觸的硅部分被化學反應蝕刻掉,從而繪制出芯片元件的復雜細節。然後每塊晶片被切成許多單獨的芯片。

  目前而言,不斷縮小芯片元件尺寸仍然是從一塊硅片中擠出更多計算能力的最可靠方法,因為芯片上封裝的電子元件越多,計算能力就越高。

  芯片架構和元件設計方面的許多創新也使摩爾定律得以延續。例如今年5月份,IBM展示了一種新型晶體管,像絲帶一樣夾在硅片內部,可以在不降低光刻分辨率的情況下將更多元件封裝到芯片中。

  但是,從20世紀60年代開始,有效縮短制造芯片的光束波長有助於推動芯片元件小型化,這對芯片性能提升至關重要。先是使用可見光的機器被使用近紫外線的機器所取代,而近紫外線的機器又讓位於使用深紫外線的系統,以便在硅片上蝕刻出更小的圖案特征。

  20世紀90年代,英特爾、摩托羅拉、AMD等公司開始合作研究極紫外線,並將其作為新一代光刻技術。阿斯麥於1999年加入進來,努力開發第一台極紫外光刻機。與之前的深紫外線光刻技術(193納米)相比,極紫外光刻技術的光束波長更短,只有13.5納米。

  但人類解決工程上的挑戰花了幾十年時間。如何產生極紫外光本身就是一個大問題。阿斯麥的方法是將高功率激光以每秒50000次的速度轟擊錫滴,產生強度足夠高的極紫外光。普通鏡片也會吸收極紫外光,因此極紫外光刻機使用塗有特殊材料的精確鏡面代替。在阿斯麥極紫外光刻機內部,極紫外光在穿過光罩之前會經過幾面鏡子的反射,而光罩則以納米級的精度移動,為的是對齊硅片上的不同層。

  “說實話,沒有人真的想用極紫外光,”行業研究公司Real World Technologies芯片分析師大衛·坎特(David Kanter)說。“它比原計劃晚了20年,超出預算10倍。但如果你想制造非常致密的結構,它是你唯一的工具。”

  阿斯麥新一代極紫外光刻機采用更大的數值孔徑來進一步縮小芯片上的元件尺寸。這種方式允許光線以不同角度穿過光罩,從而增加圖案成像的分辨率。這就需要更大的鏡子和新的軟硬件來精確控制組件蝕刻。阿斯麥當前一代極紫外光刻機可以制造出分辨率為13納米的芯片。新一代極紫外光刻機將使用更高數值孔徑來制作8納米大小的特征圖案。

  目前台積電在芯片制造過程中使用的就是極紫外光刻技術。其客戶包括蘋果、英偉達和英特爾。英特爾在采用極紫外光刻技術方面進展緩慢,結果落後於競爭對手,因此最近決定將部分生產外包給台積電。

  阿斯麥似乎並不認為其光刻機會落後。


  “我不喜歡談論摩爾定律的終結,我喜歡談論摩爾定律的幻象,”阿斯麥首席技術官馬丁·范登·布林克(Martin van den Brink)表示。

  范登布林克指出,摩爾1965年發表的那篇文章實際上更關注創新進程,而不僅僅是芯片元件尺寸的縮小。盡管范登布林克預計至少在未來10年裡,高數值孔徑極紫外光刻技術將繼續推動芯片行業的進步,但他認為使用光刻技術縮小芯片元件尺寸會變得沒有那麼重要。

  范登布林克說,阿斯麥已經開始研究極紫外光刻的後繼技術,包括電子束和納米壓印光刻,但目前尚未發現任何一種技術足夠可靠,值得投入大量資金。他預測,在考慮熱穩定性和物理幹擾的同時,加快光刻機產量將有助於提高芯片產量。即使芯片速度沒有變得更快,這種方法也會讓最先進的芯片更便宜更普及。

  范登布林克補充說,包括在芯片上縱向制造元件的制造技術應該會繼續提高芯片性能。英特爾和其他公司已經開始這樣做了。台積電執行董事長劉德音曾表示,未來20年芯片的綜合性能和效率每年能提高三倍。

  主要挑戰在於全世界對更快芯片的需求不太可能下降。普渡大學教授馬克·倫德斯特倫(Mark Lundstrom)早在20世紀70年代開始在芯片行業工作,他在2003年為《科學》雜志撰寫了一篇文章,預言摩爾定律將在10年內達到物理極限。他說:“在我的職業生涯中,我們曾多次想,‘好吧,這就結束了。’”“但在未來10年內,沒有任何放緩的危險。我們只是在另辟蹊徑。”

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    評論2 游客 [平.十.自.故] 2021-09-02 15:44
    是的, 你用嘴放屁就很簡單
    評論1 游客 [平.時.農.有] 2021-09-02 10:14
    山寨國長見識了,這才是高科技,不僅高價,還必須具備專業技術才能操作
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