最近，ASML 回擊了 SemiAnalysis 分析師的批評，分析師認爲，至少對于一些芯片制造商來說，使用該公司的下一代 High-NA（高數值孔徑）光刻設備在财務上意義不大。在最近接受 Bits and Chips 采訪時，ASML 首席财務官表示，High-NA 正在走上正軌且健康，該分析公司低估了它的好處。在該公司最近的财報電話會議上，ASML 的 CEO 也回答了有關該報告的問題，稱這項新技術 " 在邏輯和内存芯片制造方面顯然是最具成本效益的解決方案 "。
ASML 的 Twinscan EXE High-NA EUV 光刻設備對于生産小于 2nm 的下一代制程工藝至關重要，但它們也比現有的 Twinscan NXE Low-NA（低數值孔徑）極紫外（EUV）光刻設備貴得多，有人說它們的成本在 3 億 ~4 億美元之間。它們還有其它特點，例如尺寸大，這也是一些分析師認爲這些工具不适用于所有生産線的原因。
正如人們所預料的那樣，ASML 不同意這一評估，該公司的首席财務官告訴 Bits and Chips，訂單符合公司的預期，而 SemiAnalysis 低估了通過避免昂貴的雙重和四重曝光來降低流程複雜性的價值。他還表示，人們可以簡單地與英特爾談談雙重曝光帶來的複雜性，他指的是英特爾在 10nm 方面的失敗，至少部分是由于缺乏 EUV 技術。英特爾是當今 High-NA 的主要客戶，最近收到了第一台 High-NA 設備的第一批零件。
制造更簡單
雙重和四重曝光涉及多次重複暴露晶圓的同一層，以創建比通常可能更小的特征尺寸，但它會帶來缺陷，這會影響良率，并且比簡單地一步刻印該層的成本更高。
使用 Low-NA 設備進行雙重和四重曝光的總體成本，以及與使用 High-NA 設備進行單次曝光相比，是 ASML 和分析師之間争論的主要焦點。
到現在爲止，熱心的讀者可能會問，如果 Low-NA 的 EUV 設備可以通過使用雙重和四重曝光設備實現與前者相同的特征尺寸，爲什麽 High-NA 的 EUV 會如此麻煩？事實上，英特爾正在将應用材料公司的 Centura Sculpta 圖案整形工具插入其 20A 制程中，以避免在某些情況下出現昂貴的 EUV 雙重曝光。
ASML 認爲，實施雙重曝光會帶來某些缺點：EUV 雙重曝光會導緻生産時間更長，出現缺陷的可能性更大，并可能影響所生産芯片的性能。然而，由于 EXE：5000 的分辨率（CD）爲 8nm，芯片制造商可以簡化其制造流程。
晶圓代工廠當然了解使用高數值孔徑 EUV 掃描儀的利弊，因此他們已經開始了研發工作。" 我們的客戶将在 2024-2025 年開始研發，并在 2025-2026 年進入大批量生産，"ASML 的一份聲明中寫道。
ASML 最近分享了有關其新型 High-NA 設備的更多細節，以下是這些設備工作原理的概要。
新設備即将到來
ASML 的下一代 Twinscan EXE 具有 0.55 數值孔徑（NA）鏡頭，因此它将達到 8nm 的分辨率，這标志着目前提供 13nm 分辨率的 EUV 設備有了實質性的進步。這意味着它可以刻印出比單次曝光的低數值孔徑設備小 1.7 倍的晶體管，從而實現 2.9 倍的晶體管密度。
低數值孔徑光刻系統可以達到類似的分辨率，盡管需要兩次曝光，但需要昂貴的雙重曝光工藝。實現 8nm 的分辨率對于使用 sub-3nm 制程工藝技術生産芯片至關重要，該行業計劃在 2025~2026 年之間采用該技術。
高數值孔徑 EUV 的使用使晶圓廠能夠避免對 EUV 雙重曝光的需求，簡化流程，可能提高産量并降低成本。但它也帶來了很多挑戰。
最新的 Twinscan EXE 光刻設備配備了 0.55 NA 鏡頭，與現有機器完全不同。主要區别是新的和更大的鏡頭。但是，更大的鏡頭需要更大的反射鏡，這就是爲什麽 Twinscan EXE 設備也具有變形光學設計的原因。
這種方法解決了較大的反射鏡導緻光線以更陡峭的角度照射到光罩上的問題，從而降低了反射率并阻礙了圖案轉移到晶圓上的問題。
變形光學器件不是均勻地縮小圖案，而是以不同的方式放大圖案：一個方向放大 4 倍，另一個方向放大 8 倍。這降低了光在十字線上的入射角，解決了反射率問題。此外，這種方法允許芯片制造商繼續使用标準尺寸的光罩，從而最大限度地減少對半導體行業的影響。這種方法存在一個問題：它将成像場的大小減半（從 33mm x 26mm 到 16.5mm x 26mm），通常稱爲 High-NA 使十字線尺寸減半。
成像場尺寸減半促使芯片制造商修改其芯片設計和生産策略。随着高端 GPU 和 AI 加速器越來越挑戰成像場尺寸的限制，這一變化尤爲重要。
由于其變形光學元件和曝光場的尺寸隻有 Twinscan NXE 系統的一半，因此 Twinscan EXE 設備需要對每個晶圓執行兩倍的曝光次數，這會使現有機器的生産率減半。爲了保持生産率，ASML 顯著提高了晶圓和掩模階段的速度。EXE 的晶圓級加速速度爲 8g，是 NXE 的兩倍，而其掩模版級的加速速度是 NXE 的 4 倍，爲 32g。
這一增強功能使 Twinscan EXE：5000 每小時能夠以 20 mJ/cm² 的劑量刻印超過 185 個晶圓，超過了 Twinscan NXE：3600C 在相同劑量下刻印 170 個晶圓的産量。
ASML 計劃到 2025 年使用 Twinscan EXE：5200 将産量提高到每小時 220 片晶圓，以确保 High-NA 技術在芯片制造中的經濟可行性。同時，新節點（即較低分辨率）需要更高的劑量，因此，Twinscan NXE：3600D 将劑量增加到 30 mJ/cm²，盡管每小時需要 160 片晶圓。出于某種原因，ASML 沒有提到其 EXE 系統在 30 mJ / cm² 劑量下的性能。
更大的晶圓廠
ASML 的高數值孔徑 EUV Twinscan EXE 光刻設備在物理上比低數值孔徑 EUV Twinscan NXE 光刻機大。現有的和廣泛部署的 ASML 的 Twinscan NXE 将光源放在下面，這需要非常具體的晶圓廠建築配置，這使得維修這些設備變得更加棘手。相比之下，High-NA Twinscan EXE 機器水平放置光源，簡化了晶圓廠的建造和維修，但需要更大的潔淨室空間。另一方面，這使得升級現有晶圓廠變得更加棘手。
同時，台積電已經擁有多個專門爲 Low-NA EUV Twinscan NXE 光刻機建造的晶圓廠。将這些晶圓廠升級到 High-NA Twinscan EXE 設備是一項複雜的任務。
考慮到設備的成本、掩模版尺寸減半、将這些設備安裝到現有晶圓廠的複雜性、現有 Low-NA 設備的性能，以及許多其他無法在一個框架内考慮的具體因素，我們可以理解爲什麽華興資本的分析師認爲台積電暫時還沒有準備好采用高數值孔徑 EUV 設備。
總結
高數值孔徑掃描儀具有更高的分辨率、更大的尺寸和一半的曝光場，因此需要開發新的光刻膠、計量、薄膜材料、掩模、檢測工具，甚至可能制造新的晶圓廠。從本質上講，向 High-NA 設備的過渡将需要對新設備和基礎設施進行大量投資，因此采用起來并不容易。
然而，High-NA EUV 是未來，在我們看到有多少芯片制造商将這些設備投入生産以及何時投入生産之前，大規模部署它在經濟上是否可行的問題不會得到明确的答案。
