極紫外 (EUV) 光技術(shù)是半導(dǎo)體行業(yè)變革的關(guān)鍵驅(qū)動力。光刻是一種在半導(dǎo)體材料上印刷復(fù)雜圖案的方法，自半導(dǎo)體時代開始以來，通過使用越來越短的波長而取得了進步。EUV 光刻是迄今為止最短的。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，第一臺批量購買并準備生產(chǎn)的 EUV 光刻機來自荷蘭半導(dǎo)體公司 ASML。

EUV 光是指用于微芯片光刻的極紫外光，涉及在微芯片晶圓上涂上感光材料并小心地將其曝光。這會將圖案打印到晶圓上，用于微芯片設(shè)計過程中的后續(xù)步驟。

計算機的歷史就是半導(dǎo)體工業(yè)的歷史，而半導(dǎo)體工業(yè)的歷史又是不懈追求小型化的歷史。在該行業(yè)從 20 世紀 50 年代到 80 年代中期的初始階段，光刻是通過紫外線和光掩模完成的，將電路圖案投影到硅晶圓上。

在此期間，摩爾定律（1960 年代的格言，即微芯片上的晶體管數(shù)量每兩年就會增加一倍）開始遇到該工藝的物理極限。這意味著計算能力的驚人增長和消費者技術(shù)成本的降低也面臨著達到極限的危險。從 20 世紀 80 年代到 2000 年代，深紫外 (DUV) 光刻技術(shù)推動了下一代小型化，它使用 153 至 248 納米范圍內(nèi)的較短波長，從而可以在半導(dǎo)體硅晶圓上留下更小的印記。

在新千年到來之際，世界各地的研究人員和競爭公司都在尋求突破，使 EUV 光刻及其更短的波長成為可能。ASML 于 2003 年完成了原型機，但又需要十年時間才能開發(fā)出可投入生產(chǎn)的系統(tǒng)。

從那時起，ASML 每隔幾年就會推出下一代 EUV 光刻系統(tǒng)，具有更大的生產(chǎn)能力和低至 13.5 納米的波長。這使得微芯片設(shè)計極其精確，并且可以在微芯片上盡可能密集地放置晶體管——簡而言之，它可以實現(xiàn)更快的計算機速度。

ASML 的 EUV 光刻系統(tǒng)發(fā)出波長約為 13.5 納米的光，該波長明顯短于上一代 DUV 光刻所使用的波長，從而能夠在半導(dǎo)體晶圓上印刷更精細的圖案。最先進的微芯片可以具有小至 7、5 和 3 納米的節(jié)點，這些節(jié)點是通過將半導(dǎo)體晶圓反復(fù)通過 EUV 光刻系統(tǒng)而制成的。

盡管您無法在車庫車間中按照這些步驟來制造半導(dǎo)體，但它們對于了解如何改進所涉及的技術(shù)以及潛在投資資金的最佳投資地點非常重要。首先，將高強度激光瞄準材料（通常是錫）以產(chǎn)生等離子體（運動中的帶電電子和質(zhì)子）。然后等離子體發(fā)射波長約為 13.5 納米的 EUV 光。

當(dāng)電路圖案放置在 EUV 光的路徑中時，產(chǎn)生的光被收集并引導(dǎo)通過一系列鏡子和光學(xué)器件，通過掩?；蜓谀０?，其方式大致類似于使用模板在板上繪制圖案。晶圓上一種稱為光刻膠的材料對 EUV 光敏感，暴露在其下的區(qū)域會發(fā)生化學(xué)變化，然后被蝕刻。然后可以將新材料沉積在蝕刻區(qū)域以形成微芯片的各種組件。該過程可以使用不同的掩模重復(fù)多達 100 次，以在單個晶圓上創(chuàng)建多層、復(fù)雜的電路。

在這些步驟之后，晶圓經(jīng)過進一步的處理以去除雜質(zhì)并準備好將芯片切成單獨的芯片。然后將它們包裝用于電子設(shè)備。

盡管 EUV 光刻系統(tǒng)的大量采購一直在推動超導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展，但考慮到所涉及的巨大成本及其可能帶來的技術(shù)進步，DUV 光刻系統(tǒng)的使用仍然更為廣泛。它的優(yōu)點是已經(jīng)在制造工廠中使用并接受了使用培訓(xùn)。

EUV 光刻的波長極短，約為 13.5 納米，可以對芯片上較小的特征進行更精細的蝕刻。就其本身而言，DUV 光刻的工作波長從 153 納米開始。雖然芯片制造商可以將其用于尺寸小至 5 納米或更小的設(shè)計，從而突破了物理界限，但 DUV 光只能用于 10 納米以下的尺寸，并且會降低分辨率質(zhì)量。

EUV 光刻系統(tǒng)不僅需要新技術(shù)的啟動成本，而且本質(zhì)上比 DUV 光刻的設(shè)備和維護更昂貴。例如，英特爾在 2023 年安裝的 EUV 光刻系統(tǒng)每套成本為 1.5 億美元。

這種成本使得 DUV 光刻系統(tǒng)成為不需要 EUV 光刻較小尺寸的用途的首選。

DUV 光刻技術(shù)也是眾所周知的：不需要 EUV 光系統(tǒng)所需的額外培訓(xùn)、新設(shè)施和其他主要資本投資。手機、計算機、汽車和機器人中的許多芯片仍然需要 DUV 光技術(shù)，并且事實證明它非常強大且用途廣泛。其相對簡單的工藝也意味著 DUV 光刻在單位時間內(nèi)可以比 EUV 光刻生產(chǎn)更多的芯片，鑒于全球?qū)Π雽?dǎo)體的需求，這是其優(yōu)勢的一個重要點。

許多人預(yù)計 DUV 光刻技術(shù)在未來幾年仍將流行。部分原因是 EUV 光刻的價格以及任何新技術(shù)帶來的技術(shù)問題。此外，DUV 光刻技術(shù)并沒有停滯不前，而是不斷改進它如何幫助制造我們?nèi)粘Ｉ钪性S多電子設(shè)備中的芯片。

該行業(yè)可能正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)型，雖然 EUV 光將在芯片制造中發(fā)揮越來越重要的作用，但 DUV 光刻對于我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾娮赢a(chǎn)品的生產(chǎn)仍然至關(guān)重要。

EUV 光刻是一種相對較新的技術(shù)，它具有許多優(yōu)點，但也有一些缺點需要考慮。

EUV 光刻技術(shù)帶來了許多優(yōu)勢，可能會促進微芯片生產(chǎn)的未來發(fā)展。以下是英特爾等半導(dǎo)體公司在該技術(shù)上投入大量資金的兩個原因：

1. EUV 光可以在硅晶圓上產(chǎn)生更復(fù)雜、更精細的圖案，從而可以在微芯片上放置更多晶體管。

2. EUV 光刻減少了創(chuàng)建電路所需的圖案層數(shù)（掩模數(shù)）。

EUV 光刻有很多優(yōu)點，但作為一項新技術(shù)，考慮它的缺點很重要：

1. EUV 光刻系統(tǒng)比其他微芯片光刻系統(tǒng)更昂貴。

2. ASML 是唯一一家制造這些系統(tǒng)的公司，這可能會給希望使用 EUV 光刻或需要機器支持的公司造成瓶頸。

迄今為止，ASML 是唯一一家制造和銷售使用 EUV 光刻系統(tǒng)進行微芯片光刻的產(chǎn)品的公司。

技術(shù)不斷進步，對具有越來越密集晶體管的微芯片的需求持續(xù)增長。盡管 EUV 光刻技術(shù)已達到技術(shù)極限，但對其改進或替代技術(shù)的研究仍在繼續(xù)。未來，多電子束、X射線光刻、納米壓印光刻和量子光刻都可能取代EUV光刻。

極紫外光用于微芯片的生產(chǎn)。EUV 光刻在制造過程中在硅晶圓上印刷圖案。

UV 光用于微芯片光刻，以產(chǎn)生創(chuàng)建微芯片所需的圖案，盡管其尺寸比以前的光刻技術(shù)小得多。然而，由于它的新穎性，只有 ASML 一家公司制造使用它的機器，而且成本昂貴。隨著技術(shù)的成熟，它應(yīng)該在微芯片生產(chǎn)的未來發(fā)展中發(fā)揮核心作用。

文章來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察編譯自investopedia