英特尔宣布了EUV光刻的新进展，另一种秘密武器被曝光。

在过去的两天里，关于光刻机的新闻很多。

一个是ASML说，另一个是下一代的High。 NA 数值孔径为0.55的EUV光刻机被称为生产1nm以下芯片的必备设备；另一则新闻是ASML在官方x表示，该公司的下一代EUV光刻机已经创造了里程碑。

ASML表示：“我们在Veldhoven的高数值孔径EUV系统中打印了迄今为止的第一条10纳米密集线。看起来是在光学设备、传感器和载物台进行粗略校正后完成的。下一步：使系统达到最佳性能。并且在这个领域取得了同样的效果。”

EUV光刻机作为人类芯片制造的明珠，近年来成为世界风口浪尖。日前，彭博社甚至在一篇文章中表示，美国在芯片制造甚至EUV方面落后的原因与英特尔早年错误判断EUV光刻机的作用有关。

但是现在，英特尔似乎已经醒了，他们不仅买下了第一个High NA EUV光刻机，还多买了一台升级的高值孔径设备。在官方新闻中，英特尔直言不讳地表示，公司计划购买下一代 TWINSCAN EXE:5200B 该系统的生产率超过一小时。 200 片状晶圆，使该公司也成为该系统行业的先锋。

由此可见，他们似乎正在通过下注下一代光刻机，重新回到芯片制造领先地位。但是根据semianalysis的报道，英特尔在回归巅峰的路上还有另外一种秘密武器。

下一代光刻机，里程碑

英特尔代工厂今天发表声明称，公司先进半导体制造业的重要里程碑已经完成了行业内第一个商业高数值孔径(高数值孔径)极紫外线（EUV）该扫描仪位于俄勒冈州希尔斯伯勒的R&D基地，是光刻扫描仪的组装。

根据英特尔的说法，这个名字叫TWINSCANA。 EXE:5000 系统装到 43 一个货运集装箱 250 在俄勒冈州运送多个板条箱。这类货物装载在西雅图的多架货机上。接着，它们被转移到 20 一辆卡车，开往俄勒冈州。每一个新系统的总重量都超过 150 吨。

有消息称，高数值孔径 EUV 光刻是超越 EUV 光刻的进化步骤，EUV 光刻利用地球上不自然存在的光波长 (13.5 nm)。这类光线由强大的激光碰撞加热至近 22 锡滴产生的万摄氏度——几乎高于太阳平均外表温度。 40 倍。这类光从包括所需电路图案模板在内的掩模中反射出来，然后通过历史上最精确的镜子构建光学系统。

数值孔径 (NA) 它是收集和聚焦光源能力的评价指标。高数值孔径通过改变光学器件的设计，将图案投射到晶圆上。 EUV 技术在分辨率和晶体管尺寸方面取得了长足的进步。制造这些超小型晶体管的能力也需要英特尔正在开发的新型晶体管结构和第一个高值孔径 EUV 其它工艺步骤的改进，系统集成并行。

英特尔方面表示，光刻领导人来自 ASML 的英特尔 TWINSCAN EXE:5000 High NA EUV 目前，工具正在进行校正步骤，为英特尔未来生产工艺路线图做准备。新工具可以通过改变将印刷图像投影到硅晶圆上的光学系统，显著提高下一代Cpu的分辨率和功能扩展。

Mark总监Mark，英特尔教授兼英特尔代工逻辑研究开发光刻，硬件及解决方案 Phillips表示：

他说：“有高数值孔径 EUV 随着加入，英特尔将拥有行业内最全面的光刻工具箱，这样公司就可以在十年后半段推动超越英特尔。 18A 未来的技术能力。”

英特尔说，高数值孔径 EUV 该工具将在先进芯片开发和下一代Cpu生产中发挥关键作用。英特尔工厂是行业内高数值孔径 EUV 先锋将为芯片制造提供前所未有的精度和可扩展性，使公司能够开发具有最具突破性和功能的芯片，这对推动人工智能和其他前沿技术的进步尤为重要。

正如文章开头所说，ASML 最近宣布，它已经在荷兰。 Veldhoven 公司总部高数值孔径实验室打印出第一条 10 纳米 (nm) 密集线。这是历史上印刷的最精细的线条， EUV 光刻扫描仪创造了世界纪录的分辨率。这次演示验证了 ASML 合作伙伴蔡司创新高数值孔径 EUV 光学系统。

在对该工具的光学设备、传感器和平台进行粗略的校正后，打印出一个突破性的图像——这是一个完整规格运行的垫脚石。正如英特尔所说，ASML 可利用整个光学光刻系统进行印刷 10 准备高数值孔径的纳米密集线 EUV 商业使用中工具投入的关键一步。

英特尔表示，当高数值孔径与英特尔代工厂的其他领先技术功能相结合时， EUV 估计现在可以打印比例 EUV 工具小 1.7 两倍的特点。这样就可以实现 2D 特征缩放，从而提高密度 2.9 倍数。英特尔继续推动更小、更密集的图案发展趋势，推动整个半导体产业的摩尔定律。

“与 0.33NA EUV 相比，High NA EUV（或 0.55NA EUV）可以为类似特征提供更高的显像对比度，从而减少每次曝光的光量，从而减少每层印刷所需的时间，增加晶圆产量。”英特尔重申

英特尔有望使用它 0.33NA EUV 和 0.55NA EUV 以及其他光刻工艺，从而开发和制造先进芯片， 2025 年英特尔 18A 从产品验证点开始，继续生产英特尔 14A。英特尔的方法将提高先进技术的成本和性能。

已经是Intel了 14A量产准备充分

正如上面所说，安装工具是一回事，但是从安装机器到实际制造芯片还有许多步骤。

ASML机器有许多部件可以单独测试和升级。英特尔说， ASML 多年来一直在这个工具上合作， 14A 生产计划充满信心。

高数值孔径 EUV 的目的是 2025 年与intel 14A。英特尔说，他们估计高数值孔径 EUV 应用于行业内的多个工艺节点。

这是蔡司和 ASML 提供英特尔代工厂 1985 年到 2025 年光刻技术的视图。

当然，EUV 商业化也在深入研究。

英特尔在 10 在纳米工艺中使用 DUV 而不是 EUV，这个在业内是众所周知的，也是英特尔。 10 大规模延迟纳米工艺的原因。那也是 Arm 处理器、AMD CPU 使用台积电可以超越台积电等等 Intel Xeon 主要原因。

在灾难性的 10 在纳米过渡之前，由于结构的原因，替代品可能有几个百分点，但英特尔将处于技术领先水平，在实际芯片中仍将获胜。英特尔代工厂与晶圆厂商讨论的一个原因是为了保证英特尔产品能够按时交付，并向外部客户传达信息。

错过关键的技术变化可能会让你的产品处于劣势。这就是英特尔在寻找。 2024 最新消息是在年晚时期重新夺回领导地位。

随着高数值孔径的提高，英特尔代工厂也有很多支持技术。 EUV 研究与开发不断发展。

重要的是，今天的芯片很复杂，ASML 的高 NA EUV 该机旨在拥有更好的晶圆吞吐量，但也更昂贵。所以，高数值孔径 EUV 在芯片的许多关键层中使用，而非整个芯片制造过程。

英特尔代工的下一步是基本曝光的第一道光。英特尔估计新工具将在 2024 年晚开始并运行。它将在俄勒冈州进行。 14A 技术开发，随后有望发展。 2025 年度生产开始。

多年来，台积电一直处于技术领先水平。由于这意味着行业最终能够生产出更便宜的芯片，所以英特尔代工厂的竞争非常重要。

根据semianalysis的说法，14A 它将成为英特尔代工的成败节点。

英特尔从技术上赢得了客户，在这方面做了很大的筹码，但是他们需要一代让每个人都感到舒适的技术。客户将使用 18A 为了涉足英特尔领域，使用不太关键的芯片，这些芯片并不是其业务的关键；如果一切顺利，他们就会这样做。 14A 思考它作为关键设计的主要工艺。 2027 年度最大、最昂贵的芯片，如人工智能加速器，CPUS，也有可能是移动芯片。

为了使英特尔能够得到他们的业务 IDM 2.0 代工策略发挥作用，否则他们将没有足够的规模和数量来竞争，因为他们的内部产品业务在未来几年将继续失去市场份额。如果没有多个大型和领先的用户，就不可能经营一家领先的代工厂。

在几年内，英特尔将率先在批量生产中使用。 ASML 高数值孔径 EUV 光刻扫描仪。台积电和三星只订购R&D工具。在低NA游戏中，英特尔可能会试图纠正迟到的问题，但是它一直是High。 最响亮、最强大的NA冠军。英特尔将在高数值孔径扫描仪的研发和实践经验方面处于领先地位，因为第一个客户拥有的例子现在已经安装在希尔斯伯勒工厂。

但是semianalysis认为，高数值孔径光刻机存在一个金钱问题。它们的模型描述， NA 一次曝光率低 NA 双重图案曝光更昂贵。其它厂商在他们看来也表达了类似的观点。

他引用台积电魏哲家的话说：“技术本身毫无价值。只有能为你的客户服务的东西。所以，我们始终与客户合作，以合理的成本为他们提供最佳的晶体管技术和最佳的能效技术。更为重要的是，技术成熟在批量生产中至关重要。所以，每当我们知道有一些新的结构和工具(例如高NA) EUV）当它出现时，我们都会仔细观察，看看工具的成熟度，看看工具的成本，看看时间表中的内容——怎样做。为了服务客户，我们总是在正确的时间做出正确的决定。”

所以，如果高数值孔径比较贵，为什么英特尔代工厂要把自己的未来放在高数值孔径上？ SPIE 在最近英特尔发布的光刻和高级图案展和新公告中，我们终于听到了答案:定向自组装 (DSA：directed-self assembly ) ，这种神丹妙药大大降低了英特尔的光刻成本。

另外一种英特尔秘密武器：DSA

接下来我们将讨论 DSA 是什么，它是如何使High的？ NA 变得经济。

正如我们所说，临界尺寸是造成高数值孔径高成本的主要挑战。 (CD) 与剂量曲线（dose curve）以及对吞吐量和每个晶圆成本的影响。临界尺寸是光刻扫描仪可以显示的最小线应该是空间的宽度。低一点 CD 要获得良好的图像质量，需要更高的指数级剂量。

由于灯源功率有限，提供更高的剂量意味着扫描仪必须运行得更慢，等待足够的光子到达每一个曝光器。运行缓慢意味着扫描仪制造的晶圆更少，当使用时，每天降价超过 150,000 在美元工具上，这意味着成本大幅上升。

低曝光剂量使扫描仪能够限制或接近其最大和阶段的吞吐量运行。虽然一般图像质量会差得不可接受，但可以通过定向自组装来纠正。定向自组装 (DSA) 它是一种纳米图案技术，利用嵌段共聚物的自组织特性，由预图案模板引导。简而言之，它可以修复特性，大大减少所需的剂量，实际上提高最终图案的质量。

DSA 该机制与其名称所示：一种“自组装”化学物质，并在其“定向”位置进行组装。

虽然“自组装”背后有复杂的化学原理，但它是一个直观的概念——当能量添加到系统中时，随机排列的部件会组织成有用的结构。想象一下(这有点双曲线)当你在烤箱里烤的时候，乐高积木会自己组装。

从化学的角度来看，这种做法是通过嵌段共聚物来实现的（BCP）实现这一点。通过共价键连接，只有几十纳米长的两种高聚物形成 BCP。聚乙烯嵌段聚甲基丙烯酸甲酯是目前使用最先进的聚合物，缩写为PS。- b -PMMA。

PS 和 PMMA 这种高聚物不能很好地混合。就像油和水一样，PS 是非极性分子，而且 PMMA 是极性分子 - 它们自然会分层，因为它们是最低能量排列。PS- b -PMMA，自然而然地排列成规则、有序的层状图案。加入热量可以使分子更快地找到这种平衡排列。

实际上，这意味着使用 PS- b -PMMA 涂上晶圆并烘烤不到一小时，就会产生 PS 和 PMMA 更换线条的规则图案，每条线距约 20 纳米。如果这听起来像是生产一根极细的金属丝来连接数十亿个晶体管(前沿逻辑中的 M0 层)的好起点…那你就对了。

但是这种自组装方法本身是没有用的，因为线路放置和目标或多或少都是随机的。需要引导，这是光刻的立足之地。

EUV 曝光用于产生指导图案：这定义了自组装的方向和位置。这种工艺与普通工艺相同 EUV 光刻过程非常相似，不同之处在于从光刻胶到图案的转移。 DSA 特殊底层定制。这个底层只对一种嵌段共聚物有化学亲和力。有了这种带图案的底层，在烘烤过程中，聚合物不仅会相互对齐，还会相对于底层对齐，所以线路位置正好在需要的位置。

每一条高聚物链的长度都定义了这些线的临界尺寸。这意味着 BCP 可定制，打印与可制造的高聚物链相同的小(或大)特性。EMD 是该应用中 DSA 化学品的领先制造商，它展示了 9 纳米 CD，并且有可能变小。这足以与高数值孔径相同。 EUV 相辅相成。

这是 EUV 制作引导图案的关键细节：它可以用较低的剂量生产。无论是引导图案的 LER 是多少，DSA 分子会自组装成极低的线条边缘粗糙度 (LER) 的线。它们将与引导图案的平均值相匹配。只需指导图案放置准确(这是可以的，EUV 叠加很好)，EUV 曝出的 LER 可能很差 - DSA 能修好它。放宽 EUV 曝光的图像质量要求代表剂量可以减少。 50% 或更多。

减少剂量使用 50% 以当前重复工作为基础的合理假设。英特尔最初的R&D工作使用了一种“新底层”，可以直接通过 EUV 曝光进行图案化，而非通过光刻胶的图案转移，说明 25 mJ/cm 2剂量合理 – 降低了 3-4 倍。假如这是可以投入生产的，那么节约的成本甚至比我们在下面传统建模的成本要高得多。

图案化问题的最终部分是干蚀刻：可选择性蚀刻 PS- b -PMMA，然后只清除极性分子 (PMMA)。PS 变成线条，PMMA 留下空间 - 其最终功能或多或少与显影后的光刻胶相同，因此可采用典型的后显影集成过程(图案转移到硬掩模，SOC、基板等）。

最终，实验结论很明显。在使用的时候 DSA 在校准图案时，英特尔展示了自对准。 EUV 光刻-光刻-蚀刻方案的优异良率结果：

到目前为止，这是对的 DSA 这是一个近乎完美的故事。

鉴于上述产品，每一个芯片制造商都会将其应用于每一个。 EUV 层次。但是现在情况并非如此。已被困在研究中十多年，为什么？每个人都能分享一下吗！

参考链接

https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/resources/intel-high-na-euv.html#gs.860xqa

https://www.servethehome.com/intel-foundry-high-na-euv-milestone-readies-for-14a-production-asml/

https://www.semianalysis.com/p/intels-14a-magic-bullet-directed

本文来自微信公众号“半导体行业观察”（ID：icbank），作者：编辑部，36氪经授权发布。

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