EUV光刻機(jī)內(nèi)部揭秘！

PatrickWhelan正在透過(guò)他的潔凈室服面板凝視著事情的進(jìn)展。

在他面前是一塊閃閃發(fā)光的玻璃，大約有一個(gè)烤箱那么大，上面刻有許多挖出的部分以減輕重量，看起來(lái)像一個(gè)外星圖騰。Whelan 的團(tuán)隊(duì)正在將它粘在一塊咖啡桌大小的大鋁板上。金屬和玻璃都非常光滑，經(jīng)過(guò)數(shù)周的拋光以去除微小的瑕疵。在接下來(lái)的 24 小時(shí)內(nèi)，隨著膠水凝固，工人們會(huì)神經(jīng)質(zhì)地監(jiān)控玻璃和金屬的位置，以確保它們完全融合在一起。

“這些將被放置在一起，達(dá)到微米級(jí)的精度，”Whelan指著設(shè)備告訴我。 附近的技術(shù)人員擔(dān)心他靠得太近，喊道：后退！ “我不碰！我不碰！” Whelan笑著說(shuō)道。 精度在這里是一項(xiàng)嚴(yán)肅的工作。因?yàn)槲宜幍奈恢檬窃诤商m公司 ASML 位于康涅狄格州威爾頓的一間潔凈室里，該公司制造了世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)——這是用于制造晶體管、wire和其他微芯片基本組件的關(guān)鍵過(guò)程。這是一款令人夢(mèng)寐以求的設(shè)備，成本高達(dá) 1.8 億美元，用于快速制作小至 13 納米的微芯片功能。如果您是英特爾或臺(tái)積電并且想要制造世界上最快的尖端計(jì)算機(jī)處理器，那么這種精度水平至關(guān)重要。機(jī)器最后在 ASML 荷蘭總部組裝，有一輛小型巴士的大小，并裝有 100,000 個(gè)微小的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，其中包括一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有一個(gè)每秒50000 次的激光。向客戶運(yùn)送一臺(tái)這樣的設(shè)備需要四架 747。
  “這是一項(xiàng)非常困難的技術(shù)——就復(fù)雜性而言，它可能與曼哈頓計(jì)劃類似，”英特爾光刻主管 Sam Sivakumar 說(shuō)。 在威爾頓，Whelan和他的團(tuán)隊(duì)正在建造的glass-and-metal 模塊尤為關(guān)鍵。它將攜帶制造微芯片所需的圖案，當(dāng)機(jī)器用極紫外 (EUV) 光照射它時(shí)，它會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)，照亮芯片圖案的不同部分。然后光線將反射到餐盤(pán)大小的硅片上，將圖案“燃燒”到位。 Whelan走到一個(gè)視頻監(jiān)視器前，顯示這些玻璃金屬裝置中的一個(gè)在測(cè)試時(shí)來(lái)回拉動(dòng)。它重 30 公斤，但它在模糊中移動(dòng)。 “這比戰(zhàn)斗機(jī)的加速還要快，”Whelan說(shuō)，他的胡須和眼鏡被他的裝備遮住了。“如果有任何松動(dòng)的東西，它就會(huì)飛散?！备匾氖?，他說(shuō)，設(shè)備必須停在一個(gè)納米大小的點(diǎn)上——“所以你有地球上最快的東西之一，幾乎可以在任何東西的最小點(diǎn)上安頓下來(lái)。 這種速度和準(zhǔn)確性的結(jié)合是跟上摩爾定律的關(guān)鍵——隨著組件變得越來(lái)越小，微芯片中的晶體管數(shù)量大約每?jī)赡攴环?，從而使芯片更便宜、更?qiáng)大。晶體管封裝得越緊，芯片周圍的電信號(hào)就越快。 自 60 年代以來(lái)，芯片制造商通過(guò)每隔十年左右切換到波長(zhǎng)更短的新形式的光來(lái)縮小組件。但到了 90 年代末，制造商仍停留在 193 納米光上——他們正在激烈爭(zhēng)論下一步該做什么。形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。芯片制造商不得不使用越來(lái)越復(fù)雜的設(shè)計(jì)和技術(shù)來(lái)保持摩爾定律的運(yùn)行，但他們?cè)O(shè)法維持了另外 20 年的性能提升。 然后，在 2017 年，ASML 推出了其準(zhǔn)備好的 EUV 機(jī)器，它使用波長(zhǎng)僅為 13.5 納米的光。憑借如此短的波長(zhǎng)，芯片制造商可以比以往任何時(shí)候都更密集地組裝晶體管。CPU 可以更快地處理數(shù)字，使用更少的功率，或者只是變得更小。具有微小 EUV 功能的第一代芯片已經(jīng)在像谷歌和亞馬遜這樣的大公司工作，它們改進(jìn)了語(yǔ)言翻譯、搜索引擎結(jié)果、照片識(shí)別，甚至像 GPT-3 這樣的人工智能，可以與一個(gè)令人毛骨悚然的人類交談和寫(xiě)作質(zhì)量。 EUV 革命也正在影響日常消費(fèi)者，因?yàn)?ASML 的機(jī)器被用于為產(chǎn)品制造芯片，包括一些蘋(píng)果智能手機(jī)和 Mac、AMD 處理器和三星的 Note10+ 手機(jī)。隨著 EUV 機(jī)器變得越來(lái)越普遍，它將提高性能并降低越來(lái)越多的日常設(shè)備的電源損耗。EUV 技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，這讓芯片制造商可以更快地行動(dòng)并在每片晶圓上生產(chǎn)更多芯片，從而節(jié)省成本并轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者。 EUV 光刻的成功遠(yuǎn)未得到保證，因?yàn)楣饩€非常難以操縱，多年來(lái)專家預(yù)測(cè) ASML 永遠(yuǎn)無(wú)法弄清楚。事實(shí)上，ASML 的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手佳能和尼康在幾年前也都放棄了嘗試。所以ASML現(xiàn)在在市場(chǎng)上占有一席之地：如果你想創(chuàng)造最尖端的處理器，你需要一臺(tái)它的機(jī)器。ASML 一年只生產(chǎn) 55 個(gè)，而且賣給業(yè)界的芯片巨頭；目前也已安裝 100 多個(gè)。 “摩爾定律基本上正在瓦解，如果沒(méi)有這臺(tái)機(jī)器，它就消失了，”CCS Insight 的研究主管Wayne Lam 說(shuō)?！皼](méi)有 EUV，你真的無(wú)法制造任何領(lǐng)先的處理器?！?/span> 一家公司壟斷微芯片生產(chǎn)的如此關(guān)鍵部分是極為罕見(jiàn)的。更令人驚訝的是工作的艱巨性：ASML 花費(fèi)了 90 億美元的研發(fā)和 17 年的研究，這是一場(chǎng)不間斷的實(shí)驗(yàn)、調(diào)整和突破。EUV 現(xiàn)在就在這里——它正在發(fā)揮作用。但是實(shí)現(xiàn)它所花費(fèi)的努力和時(shí)間——以及它遲遲才出現(xiàn)——引發(fā)了一些不可避免的問(wèn)題。EUV 能夠讓摩爾定律持續(xù)多久？接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么？

當(dāng) Jos Benschop 于 1997 年加入 ASML 時(shí)，他已經(jīng)離開(kāi)了 Phillips 一段時(shí)間，并涉足了一個(gè)擔(dān)心其未來(lái)的芯片行業(yè)。幾十年來(lái)，芯片制造工程師已經(jīng)掌握了光刻技術(shù)。這個(gè)概念很簡(jiǎn)單。你設(shè)計(jì)芯片的組件——它的導(dǎo)線和半導(dǎo)體——然后將它們蝕刻成一系列“掩?！保拖衲阒谱饕粋€(gè)模板來(lái)在 T 恤上放置圖案一樣。然后將每個(gè)掩模放在硅片上并通過(guò)它照射光線（大致相當(dāng)于在模板上噴漆）。光使“光刻膠”（resist）變硬，這是晶片表面的化學(xué)層；然后其他化學(xué)品將該圖案蝕刻到硅中。在 60 年代，芯片制造商在此過(guò)程中使用可見(jiàn)光，波長(zhǎng)小至 400 納米。然后他們轉(zhuǎn)向 248 nm 的紫外光，并逐漸將其降低到 193 nm——通常稱為深紫外光。 但是到了 90 年代末，他們已經(jīng)盡可能縮小了深紫外線的范圍，而且他們不確定如何縮小。他們似乎需要一個(gè)新的光源。當(dāng)時(shí)的 ASML 是一家只有 300 人的小公司，曾成功銷售其深紫外光刻工具。但他們意識(shí)到，為了保持相關(guān)性，他們需要進(jìn)行一些認(rèn)真的研發(fā)。 Benschop 是一位身材高大、棱角分明的高管，態(tài)度熱情而詼諧，他被聘為該公司新項(xiàng)目的第一位研究員工。他開(kāi)始參加每年舉行兩次的大型會(huì)議。在那里，來(lái)自主要芯片公司和政府機(jī)構(gòu)的深思熟慮的人會(huì)摸著下巴，爭(zhēng)論下一步使用哪種形式的光。 “What would be thenext kid on the block?”去年夏天我們?cè)?Zoom 上講話時(shí) Benschop 就是這么說(shuō)的。專家們琢磨了幾個(gè)選項(xiàng)，都存在很大的問(wèn)題。一個(gè)想法是使用離子噴霧在芯片上繪制圖案；那會(huì)奏效，但沒(méi)有人能想出如何大規(guī)模地快速做到這一點(diǎn)。****電子束也是如此。有些人主張使用波長(zhǎng)很小的 X 射線，但他們也面臨著挑戰(zhàn)。最后的想法是極紫外線，其波長(zhǎng)可以低至 13.5 納米——非常接近 X 射線?？雌饋?lái)不錯(cuò)。 問(wèn)題是 EUV 需要一種全新形式的光刻機(jī)。現(xiàn)有的使用傳統(tǒng)的玻璃透鏡將光聚焦到晶片上。但是 EUV 光會(huì)被玻璃吸收；它停止死亡。如果你想聚焦它，你就必須開(kāi)發(fā)像太空望遠(yuǎn)鏡中使用的那樣的曲面鏡。更糟糕的是，EUV 甚至?xí)豢諝馕眨虼四枰箼C(jī)器內(nèi)部成為完全密封的真空。你需要可靠地產(chǎn)生 EUV 光；沒(méi)有人知道如何做到這一點(diǎn)。 英特爾和美國(guó)能源部都修改過(guò)這個(gè)想法。但這些主要是實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。要?jiǎng)?chuàng)建可行的芯片制造光刻機(jī)，您需要開(kāi)發(fā)可以快速工作并批量生產(chǎn)芯片的可靠技術(shù)。 經(jīng)過(guò)三年的深思熟慮，2000年ASML決定****上公司，押注EUV。他們是一家小公司，但如果他們能做到這一點(diǎn)，他們就會(huì)成為一個(gè)巨人。 Benschop 回憶說(shuō)，要解決的工程問(wèn)題太多了，“我們沒(méi)有動(dòng)力自己做?！币虼?，ASML 的高管們開(kāi)始召集為其現(xiàn)有機(jī)器制造組件的公司。第一個(gè)電話打給了蔡司，這家德國(guó)光學(xué)公司多年來(lái)一直為 ASML 制造玻璃鏡片。 蔡司的工程師擁有 EUV 方面的經(jīng)驗(yàn)，包括為 X 射線望遠(yuǎn)鏡制造極其精密的透鏡和反射鏡。訣竅是在 EUV 反射鏡的表面涂上交替的硅和鉬層，每層只有幾納米厚。它們共同產(chǎn)生了一種圖案，可以反射多達(dá) 70% 的 EUV 光。 問(wèn)題在于如何打磨它們。這臺(tái)機(jī)器最終需要 11 個(gè)鏡子來(lái)反射 EUV 光并將其聚焦在芯片上，就像 11 個(gè)乒乓球運(yùn)動(dòng)員將球從一個(gè)球彈到另一個(gè)球目標(biāo)一樣。由于目標(biāo)是蝕刻以納米為單位的芯片組件，因此每個(gè)鏡子都必須非常光滑。而最微小的缺陷會(huì)使 EUV 光子誤入歧途。
 為了讓你了解這個(gè)規(guī)模。假設(shè)你可以你把浴室里的鏡子吹到德國(guó)那么大，它會(huì)有大約五米高的凸起。蔡司的工程師們?yōu)樘胀h(yuǎn)鏡制造的最光滑的 EUV 反射鏡被吹成相同的尺寸后，凸起只有 2 厘米高。這些用于 ASML 的鏡子必須平滑幾個(gè)數(shù)量級(jí)：如果它們有德國(guó)那么大，它們最大的缺陷可能不到一毫米高?！斑@些確實(shí)是世界上最精確的反射鏡，”負(fù)責(zé)蔡司下一代 EUV 光學(xué)器件開(kāi)發(fā)的 Peter Kürz 說(shuō)。 蔡司工作的很大一部分是檢查鏡子以尋找缺陷，然后使用離子束將單個(gè)分子敲掉，經(jīng)過(guò)數(shù)月的工作逐漸平滑表面。 在蔡司開(kāi)發(fā)反射鏡的同時(shí)，Benschop 和其他 ASML 供應(yīng)商正在應(yīng)對(duì)他們的另一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)：如何創(chuàng)建能夠產(chǎn)生穩(wěn)定 EUV 流的光源。 這困擾了他們多年。 要產(chǎn)生 EUV，您需要?jiǎng)?chuàng)建等離子體，這是一種僅在極高溫度下才存在的物質(zhì)相。在早期的實(shí)驗(yàn)中，用激光脈沖照射鋰以產(chǎn)生 EUV 光，他們改用錫，從而產(chǎn)生更大的爆發(fā)。 到 2000 年代初，ASML 與圣地亞哥公司 Cymer 和德國(guó)激光公司 Trumpf 合作，制造了一些類似于 RubeGoldberg 的裝置。有一個(gè)加熱容器可以使錫保持液態(tài)。它進(jìn)入一個(gè)噴嘴，將一滴熔化的錫——“人類頭發(fā)直徑的三分之一，”該公司出生于澳大利亞的技術(shù)開(kāi)發(fā)副總Danny Brown說(shuō)——在將其射入機(jī)器的底部，相機(jī)系統(tǒng)跟蹤其進(jìn)展。當(dāng)它到達(dá)發(fā)光室的中心時(shí)，激光脈沖會(huì)撞擊錫滴。錫在溫度達(dá)到約 500,000 K 的爆發(fā)中燃燒，產(chǎn)生發(fā)出 EUV 光的等離子體。該機(jī)制重復(fù)此過(guò)程，每秒射出并破壞錫滴 50,000 次。 “這不是直截了當(dāng)?shù)?，但讓我們這么說(shuō)吧，”Brown說(shuō)。 盡管他們現(xiàn)在可以產(chǎn)生 EUV 光，但布朗和他的團(tuán)隊(duì)很快發(fā)現(xiàn)了新問(wèn)題。錫爆炸產(chǎn)生的離子會(huì)堵塞光學(xué)元件。他們意識(shí)到，為了清理這些東西，他們可以將氫氣泵入光室，在那里它會(huì)與錫離子發(fā)生反應(yīng)并幫助將它們舀走。 但他們很快落后于計(jì)劃。Benschop最初預(yù)測(cè)到 2006 年他們將“批量”擁有 EUV 機(jī)器。實(shí)際上，到那一年他們只生產(chǎn)了兩個(gè)原型。原型工作，蝕刻圖案比歷史上任何光刻機(jī)都更精細(xì)。但他們的速度非常緩慢。光源還是太微弱了。在光刻中，每個(gè)光子都很重要；您生成的越厚，您可以越快地將圖案放置到硅上。 與此同時(shí)，這臺(tái)機(jī)器正在發(fā)展到令人難以置信的復(fù)雜尺寸。它包含移動(dòng)晶圓的機(jī)械臂、將標(biāo)線（保持圖案的大塊玻璃）加速到地球重力的 32 倍的電機(jī)，以及整整 100,000 個(gè)零件、3,000 根電纜、40,000 個(gè)螺栓和兩公里長(zhǎng)的軟管。更糟糕的是，一切都是相互關(guān)聯(lián)的：讓一部分工作，它會(huì)在其他地方產(chǎn)生問(wèn)題。例如，事實(shí)證明，來(lái)自 EUV 光的熱量在微觀上改變了鏡子的尺寸。這迫使蔡司和 ASML 開(kāi)發(fā)可以檢測(cè)任何變化的傳感器，觸發(fā)軟件使用精密執(zhí)行器來(lái)改變鏡子的位置。 “當(dāng)我們糾正一個(gè)問(wèn)題時(shí)，我們繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)問(wèn)題，”Benschop 說(shuō)?！澳闩肋^(guò)每一座山，你都會(huì)看到下一座更高的山?！?/span> 微芯片行業(yè)的許多觀察家看著 ASML 一次又一次地落后于計(jì)劃，便認(rèn)為他們最終會(huì)失敗。 
Evercore 的半導(dǎo)體行業(yè)分析師 CJ Muse 表示：“95% 的聰明人認(rèn)為 EUV 永遠(yuǎn)不會(huì)奏效。” ASML 知道EUV很難，為此他們和業(yè)界其他人正在執(zhí)行更加復(fù)雜的技巧，以盡可能地?cái)U(kuò)展深紫外光的性能，將更多的晶體管封裝到芯片上。一種稱為“浸入”的技術(shù)就被采用，其做法就是在芯片上放一層水，它折射入射光并使其聚焦成更緊密的圖案。 光刻工程師還開(kāi)發(fā)了一種在芯片層上多次圖案化和雕刻的技術(shù)——也就是所謂的“多重圖案化”——以產(chǎn)生更精細(xì)的細(xì)節(jié)?？傊@些方法將芯片組件推低到 20 納米。 但這些古怪的創(chuàng)新也讓芯片制造變得更加復(fù)雜。浸入需要在精細(xì)的光刻過(guò)程中控制水的存在，這絕非易事。芯片設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)改變他們的設(shè)計(jì)以使用多種圖案是很麻煩的。深紫外線已經(jīng)耗盡了動(dòng)力——每個(gè)人都知道這一點(diǎn)。 到 2010 年代中期，EUV 離成功終于又更進(jìn)一步。Brown和他的團(tuán)隊(duì)深入研究了科學(xué)文獻(xiàn)，尋找從每個(gè)錫滴中獲取更多信息的方法。作為一名研究等離子體物理學(xué)的前大學(xué)研究員，他因提出尖銳的科學(xué)問(wèn)題而在 ASML 內(nèi)部廣為人知；首席技術(shù)官開(kāi)玩笑地給了他一塊牌匾，上面寫(xiě)著“Scientifically Accurate ButPractically Useless.”。 不過(guò)，這一次，沉浸在科學(xué)文獻(xiàn)中是有回報(bào)的。它提出了用激光擊中每個(gè)錫滴兩次的概念。第一次爆炸會(huì)將液滴壓平成煎餅形狀，這使得第二次爆炸（百萬(wàn)分之一秒）能夠產(chǎn)生更多的 EUV。Brown的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種方法來(lái)大規(guī)模地做到這一點(diǎn)。 其他的發(fā)現(xiàn)是偶然的。隨著他們焚燒錫的能力提高，這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的碎片比氫氣可以清除的要多。鏡子性能下降。有一天，他們發(fā)現(xiàn)了一件有趣的事情：在機(jī)器打開(kāi)進(jìn)行維護(hù)后，鏡子并沒(méi)有那么快退化。事實(shí)證明，進(jìn)入的空氣中的氧氣有助于逆轉(zhuǎn)污染。ASML 在設(shè)計(jì)中偶爾添加少量氧氣。 到 2017 年年中，該公司終于進(jìn)行了一個(gè)設(shè)備演示，以行業(yè)友好的速度蝕刻芯片——每小時(shí) 125 片晶圓。在他位于圣地亞哥的辦公室里，Brown在荷蘭觀看了演示。他興高采烈；他換上了夏威夷襯衫，宣稱他終于可以去度假了。 “這東西就像zzzt zzztzzzt zzzt，”他回憶道，模仿標(biāo)線拉動(dòng)的速度，以及機(jī)械臂大約每 30 秒在新晶圓中滑動(dòng)一次?！斑@是最后一張多米諾骨牌，基本上說(shuō)，'是的，EUV 光刻將會(huì)發(fā)生。'” 那一年，ASML 終于開(kāi)始出貨將徹底改變芯片制造的機(jī)器。一旦市場(chǎng)意識(shí)到ASML壟斷了尖端工具，其股****開(kāi)始飆升，達(dá)到549美元，使該公司的市值幾乎與英特爾相當(dāng)。 如果您是像我這樣對(duì)減速機(jī)感興趣，那么這臺(tái)機(jī)器真的很漂亮——甚至稱得上是工程奇跡。當(dāng)我訪問(wèn)威爾頓時(shí)，他們帶我過(guò)去查看構(gòu)成設(shè)備頂部的一大塊銑削鋁。它長(zhǎng)八英尺，寬六英尺，厚兩英尺。它像宇宙飛船的底盤(pán)一樣閃閃發(fā)光，它拿著玻璃標(biāo)線，上面還安裝了巨大的桶形分子泵。每個(gè)泵都包含以 30,000 RPM 旋轉(zhuǎn)的微小葉片，將所有氣體吸出機(jī)器以在內(nèi)部產(chǎn)生真空?！皩?shí)際上，它們一次一個(gè)地將氣體分子擊開(kāi)，”Whelan告訴我。 有人可能會(huì)爭(zhēng)辯說(shuō)，ASML 的主要成功與其說(shuō)是制造機(jī)器，不如說(shuō)是測(cè)量機(jī)器。當(dāng)我脫下我的無(wú)塵套裝時(shí)，我參觀了機(jī)械車間，那里有大塊玻璃正在雕刻用于標(biāo)線。每塊玻璃磨完后，它會(huì)被放置在機(jī)器上，在幾周內(nèi)逐漸磨平數(shù)百小時(shí)。正如機(jī)械車間經(jīng)理Guido Capolino)告訴我的那樣，他們一直在測(cè)量玻璃，看看有多少瑕疵被去除，從粗微米開(kāi)始。他指著我們身后的一臺(tái)拋光機(jī)，玻璃碎片在濕拋光混合物的頂部緩慢旋轉(zhuǎn)。

“對(duì)于這里的可變性，我們處于埃和納米級(jí)，”他說(shuō)。在標(biāo)線中使用玻璃至關(guān)重要；它不像金屬那樣受熱變形。但它非常難以雕刻——這是工程師必須慢慢解決的另一個(gè)問(wèn)題。 ASML 在 EUV 方面的成功贏得了整個(gè)微芯片行業(yè)的公司深深的尊重。Chris Mack 在芯片光刻領(lǐng)域擁有 4 年的經(jīng)驗(yàn)，目前是 Fractilia 的首席技術(shù)官，這是一家為芯片制造制造軟件的公司。他說(shuō) ASML 及其合作伙伴成功的原因——其他人甚至不敢嘗試——純粹是頑固的堅(jiān)持。 “他們剝了洋蔥，”他告訴我?！八麄冏吡?，哦，現(xiàn)在我得到了下一層。然后他們拉那層。然后沒(méi)有人真正知道它的核心是腐爛還是會(huì)變好。他們只是不斷地剝皮。值得稱贊的是，他們從未放棄。” 現(xiàn)在，他們有能力繼續(xù)制造越來(lái)越小的組件，英特爾、臺(tái)積電和三星等大公司可以制造更快、更節(jié)能的芯片。 “我們的設(shè)計(jì)師可以松一口氣了，”英特爾的 Sam Sivakumar 說(shuō)。“摩爾定律還活著。” 隨著越來(lái)越多的 EUV 機(jī)器上線并且其成本攤銷，該技術(shù)將滲透到越來(lái)越多的日常設(shè)備中。

回看過(guò)去多年的發(fā)展，ASML 在 EUV 方面的成功需要與從德國(guó)、美國(guó)到日本（這使得化學(xué)品對(duì)光刻掩模至關(guān)重要）等世界各地的公司進(jìn)行大量合作。 現(xiàn)在，ASML 已經(jīng)在開(kāi)發(fā)該設(shè)備的改進(jìn)版本。下一代產(chǎn)品有更高的數(shù)值孔徑，它將能夠?qū)?EUV 光聚焦到更清晰的程度，使其能夠蝕刻可能低于 10 納米寬的組件。這種“高數(shù)值孔徑”的 EUV 機(jī)器將具有更大的反射鏡，因此整個(gè)機(jī)器也需要變得更大。英特爾目前是這些下一代機(jī)器的第一個(gè)客戶，它預(yù)計(jì)到 2025 年將銷售其第一批使用它們制造的芯片。 ASML 和大多數(shù)觀察家認(rèn)為 EUV 將幫助芯片發(fā)展至少到 2030 年，甚至可能更長(zhǎng)時(shí)間。畢竟，芯片設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)的一些讓深紫外線持續(xù)這么長(zhǎng)時(shí)間的技巧應(yīng)該可以用 EUV 重復(fù)。 但在未來(lái)十年左右的某個(gè)時(shí)候，芯片行業(yè)縮小功能的愿望將開(kāi)始遇到一些物理限制，這些限制甚至比他們目前所克服的更難。一方面，量子問(wèn)題開(kāi)始出現(xiàn)。事實(shí)上，他們已經(jīng)有了：使用 ASML 的 EUV 機(jī)器的芯片制造商必須與“隨機(jī)錯(cuò)誤”搏斗——EUV 光線自然會(huì)誤入歧途，在芯片上產(chǎn)生不正確的圖案。這些還不是引人注目的問(wèn)題，但隨著小型芯片制造商的發(fā)展，它們會(huì)越來(lái)越皺眉。 假設(shè)“高數(shù)值孔徑”使摩爾定律持續(xù)到2030 年，那么接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么？行業(yè)專家認(rèn)為 ASML 將繼續(xù)探索更高數(shù)值孔徑的設(shè)備，使他們能夠?qū)?EUV 聚焦在越來(lái)越小的點(diǎn)上。與此同時(shí)，芯片設(shè)計(jì)人員正在研究改進(jìn)芯片的策略，這些策略不那么依賴于進(jìn)一步的小型化，例如向上擴(kuò)展架構(gòu)并通過(guò)堆疊芯片層構(gòu)建到第三維。至于在 EUV 之后會(huì)出現(xiàn)什么光刻技術(shù)，目前還沒(méi)有人知道。英特爾的 Sivakumar 也無(wú)法預(yù)測(cè)；Mack 表示，除了High NA EUV 之外，“沒(méi)有其他東西”正在密集開(kāi)發(fā)中。 在威爾頓潔凈室里，Whelan讓我看了一眼他們的High NA EUV 機(jī)器。他卷起一扇巨大的車庫(kù)式門(mén)，把我領(lǐng)進(jìn)了一個(gè)足球場(chǎng)那么大的全新無(wú)塵室。角落里有一張閃亮的鋁制標(biāo)線床。它就像我在最初的 EUV 機(jī)器上看到的那樣，但它不能再舒適地放在客廳里了；它幾乎和地鐵車廂一樣大，重達(dá) 17 噸。他們不得不在屋頂安裝起重機(jī)來(lái)移動(dòng)它。 Whelan說(shuō)，“這將成為幫助我們繼續(xù)將摩爾定律推向未來(lái)的機(jī)器?！?/span>