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光刻机|争夺升级！EUV光刻机被抢疯了：单价超飞机( 二 )


美光总裁兼首席执行官Sanjay Mehrotra在公司21财年第三季度财报电话会议上表示：“我们一直说我们会监控 EUV 的进展 。我们实际上参与了 EUV 评估 。我们过去使用过 EUV 工具 。所以我们一直说，当我们看到 EUV 平台以及生态系统变得更加成熟时，我们将在我们的路线图中拦截 EUV 。
美光已从 ASML 订购了多种 EUV 工具，”Mehrotra 证实 。美光已将21财年的资本支出增加到略高于 95 亿美元，其中就包含这些EUV的预付款 。
2021年2月1日，SK海力士完成首个用于DRAM的EUV晶圆厂，它于2年前开始建造，位于京畿道利川园区的晶圆厂名为 M16，是该公司最大的晶圆厂 。SK海力士首次为M16引进了EUV光刻设备 。SK海力士计划使用尖端设备从今年下半年开始生产第四代10纳米DRAM产品，即1a-nm DRAM 。
除此之外，SK海力士已与 ASML签署了一份价值 4.75 万亿韩元（43 亿美元）的 5年合同，以采购极紫外 (EUV) 光刻系统，按照最先进的EUV曝光设备预计每台约200亿日元，本次合同金额为采购20台以上的规模（支付金额包括安装费用等） 。
去年年初，三星电子宣布全球首次开发基于 ArF-i 的 D1z DRAM 和分别应用其 EUVL 光刻 (EUVL) 的 D1z DRAM 。今年2月份，三星电子基于极紫外（EUV）光刻技术的1z-nm工艺的DRAM已经完成了量产 。
半导体分析机构TechInsights拆解了采用EUV光刻技术和ArF-i光刻技术的三星1z-nm工艺DRAM，它认为该技术提升了三星的生产效率，并减小了DRAM的核心尺寸 。DRAM 单元尺寸和 D/R 缩放最近越来越难，但三星将 D1z 的 D/R 降低到 15.7 nm，比 D1y 缩小了 8.2% 。据了解，三星还将继续为下一代DRAM增加EUV步骤 。
至此，存储三巨头三星、SK海力士、美光都已加码投资EUV光刻机，EUV光刻机需求不断增加，而ASML的产能有限，预计各家公司将竞相采购设备 。
“千呼万唤”的下一代EUV光刻机
多年来，芯片制造商使用基于光学的 193nm 波长光刻扫描仪来对芯片中最先进的功能进行图案化 。通过多重图案化，芯片制造商已将 193 纳米光刻技术扩展到 10/7 纳米 。
但是在 5nm 处，当前的光刻技术已经失去动力 。所以EUV光刻机就被推上历史舞台，这将NA（breaking index）从大约 1.0 提高到大约1.35纳米 。
ASML的EUV光刻机目前使用的还是第一代，EUV光源波长在13.5nm左右，物镜的NA数值孔径是0.33，发展了一系列型号 。但是，现在第一代的EUV光刻机的NA指标太低，解析度不够 。所以在第一代EUV光刻机你争我抢的局面下，下一代光刻机也在被呼唤 。
在ASML的规划中，第二代EUV光刻机的型号将是NXE：5000系列，其物镜的NA将提升到0.55，进一步提高光刻精度，半导体工艺想要突破1nm制程，就必须靠下一代光刻机 。不过这也将更加昂贵，其成本超过一架飞机，预计成本超过 3 亿美元 。
但下一代high-NA EUV 的演进却不是那么容易，未来工艺节点向高数值孔径（“high NA”）光刻的过渡不仅需要来自系统供应商（例如 ASML）的巨大工程创新，还需要对合适的光刻胶材料进行高级开发 。EUV 光刻演化的一个经常被低估的方面是相应光刻胶材料的相应开发工作，寻找合适的光刻胶必须与系统开发同时进行 。
High-NA EUV光刻系统将始于N2、N2+技术节点，ASML预计将在2022年完成第一台High-NA EUV光刻机系统的验证，并计划在2023年交付给客户 。ASML宣布，它现在预计High-NA 设备将在 2025 年或 2026 年（由其客户）进入商业量产 。如三星、台积电和英特尔等的客户们也一直呼吁开发High-NA 生态系统以避免延误 。
“痛”结：
尽管EUV也将被用于DRAM（尤其是1a技术节点及以下），但逻辑先进制程仍是主要需求方 。然而在技术冷战中，中国却得不到这些EUV光刻机 。逻辑制程已被卡在10nm级别，随着存储开始使用EUV光刻机，国内如若解决不了光刻机的问题，那么DRAM也将被卡 。
据乔治城大学安全与新兴技术中心(Center for Security and Emerging Technology)研究分析师Will Hunt判断：中国至少需要10年才能自主制造类似的机器 。
EUV光刻机对中国来说实际上已经成为芯片供应链的一个瓶颈，它的开发和生产涉及三大国家，它需要使用使用德国的反射镜、以及在圣地亚哥开发的硬件，这种硬件通过用激光喷射锡滴来产生光，而重要化学品和元件则来自日本 。
从中也可以看到供应链的全球化程度，这是任何一个想独自在半导体领域取得大幅进步的国家都需要面对的现实 。
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