近期,英特尔一位高管抛出一个颇具争议的观点:未来的晶体管设计(如GAAFET和CFET)可能降低芯片制造对先进光刻设备,特别是ASML的极紫外(EUV)光刻机的依赖。这一论断挑战了当前先进芯片制造领域对EUV技术“不可或缺”的普遍认知,引发了业界的广泛讨论。
英特尔高管:晶体管设计将提升刻蚀技术的重要性
据投资研究平台Tegus信息披露,一位不愿透露姓名的英特尔董事指出,GAAFET(环绕栅极场效应晶体管)和CFET(互补场效应晶体管)等新型晶体管设计,将更多地依赖光刻后的制造步骤,尤其是刻蚀技术,从而降低光刻技术在制造高端芯片中的整体重要性。
当前芯片制造流程中,光刻是第一步,负责将电路设计图案转移到硅晶圆上。随后,通过沉积和刻蚀等工艺来固化这些设计。沉积是添加材料,而刻蚀则是选择性地去除材料,最终形成晶体管和电路。
该英特尔董事解释称,目前的FinFET(鳍式场效应晶体管)设计中,晶体管连接到底部的绝缘材料,电流通过栅极控制。而GAAFET设计则将栅极“包裹”在晶体管周围,晶体管组并联排列。更先进的CFET设计则将晶体管组垂直堆叠,极大节省了晶圆空间。
他强调,GAAFET和CFET设计由于其栅极从四面八方“包裹”晶体管的特性,使得横向去除晶圆上多余材料的刻蚀过程变得至关重要。这意味着,与其通过增加晶圆在光刻机上的时间来缩小特征尺寸,不如将更多精力放在通过精密刻蚀去除材料上。这表明,未来芯片制造的重心可能会从单纯追求光刻的极限分辨率,转向光刻与刻蚀协同优化,甚至刻蚀扮演更关键的角色。
台积电:High-NA EUV的经济性考量
无独有偶,在不久前举行的台积电2025年度技术论坛欧洲场上,当被问及是否计划将High-NA EUV设备用于即将推出的A14制程及未来制程时,台积电业务开发、全球业务资深副总经理暨副共同营运长张晓强给出了谨慎的回应。他表示,公司尚未找到令人信服的理由。
张晓强指出,A14制程的强化提升,在不使用High-NA EUV的情况下也能取得显著进展。台积电的技术团队正在努力寻找方法,通过利用规模效益来延长现有(低数值孔径)EUV设备的寿命。只要他们能持续找到这种方法,就没有必要使用昂贵的High-NA EUV。
目前,在学术界和研究机构,除了主流的EUV路线,也在持续探索其他潜在的纳米制造技术和创新方法。包括定向自组装(Directed Self-Assembly,DSA),一种利用材料自身属性进行纳米图案化的技术,可以在某些应用中作为光刻的补充或替代方案,实现更精细的结构;纳米压印光刻(Nanoimprint Lithography,NIL),通过物理压印的方式直接复制纳米级图案,具有成本较低的潜力,但在大规模生产和缺陷控制方面仍面临挑战;电子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL),虽然速度慢,不适合大规模量产,但其极高的分辨率使其在研发和小批量生产中仍有应用,并为未来技术提供探索方向。
ASML:EUV仍然是关键推动力
ASML的EUV光刻机是目前生产7纳米及更先进工艺芯片的基石,其能够将极其微小的电路图案精确打印在硅片上。EUV技术集成了多项复杂跨学科技术,方能实现成本效益的量产。据悉,一台High-NA EUV光刻机造价超过4亿美元,几乎是目前晶圆厂中最昂贵设备价格的两倍。因此,芯片制造商在引入High-NA EUV时,必须仔细评估其在速度和精确度方面带来的效益,是否能抵消其高昂的成本。
尽管ASML在EUV技术研发上投入巨大,并最终放弃了其他技术路径,但截至目前,尚无可靠数据显示有其他成熟的EUV系统正在开发中。
ASML透露,目前全球仅有五台High-NA EUV正式出货,客户包括英特尔、台积电和三星。据ASML公布的2025年第一季度财报,公司实现净销售额77亿欧元,毛利率54%,净利润达24亿欧元。第一季度新增订单金额为39亿欧元,其中12亿欧元为EUV光刻机订单。
ASML计划在2025年再出货5台High-NA EUV设备,并计划未来几年将年产量提升至20台。ASML总裁兼首席执行官傅恪礼(Christophe Fouquet)在财报会议上表示,他预期客户将在2026-2027年准备好量产测试High-NA EUV。
结 语
英特尔关于晶体管设计可能降低对光刻依赖的观点,与台积电对High-NA EUV经济效益的审慎态度,共同揭示了半导体产业在追求摩尔定律极限时,所面临的技术演进与成本效益的复杂权衡。未来芯片制造的重心可能不仅仅是光刻分辨率的提升,更在于光刻、刻蚀以及新型晶体管设计之间的协同优化,以在性能、功耗和成本之间找到最佳平衡点。行业各方将密切关注这些技术发展趋势,以及它们如何重塑未来的芯片制造格局。