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天价EUV光刻，何去何从？

2024-07-15 14:08

数十年来，在摩尔定律推动下，半导体行业一派向好。
随着工艺制程不断发展，台积电、三星、英特尔等晶圆代工厂商之间的竞争已进入先进制程赛道。在此过程中，EUV极紫外光刻设备成为各厂商争夺的焦点。
据报道，2024-2025年，台积电将接受60台EUV光刻机，预估总费用将超122亿美元；英特尔率先拥抱全球第一台High NA EUV光刻机；三星也在向High NA EUV光刻机跃跃欲试，试图追赶台积电。
EUV光刻机遭争抢背后，各晶圆大厂同样有苦难言。其中，高昂的光刻机费用，对半导体厂商而言无疑就是一种巨大的负担。
据悉，目前0.33NA EUV光刻机的售价约为1.81亿美元每台，新一代的High-NA（0.55NA） EUV倍增至2.9-3.62亿美元一台。而进入1纳米以下的埃米世代后，ASML将计划推出更先进Hyper-NA（0.75NA）EUV光刻机设备，其售价则有可能超过7.24亿美元。

图片

ASML光刻机路线图
在此价格压力下，一度让台积电、三星、英特尔等半导体晶圆代工厂商望而却步。
例如2023年英特尔代工业务亏损70亿美元，其采用下一代EUV光刻机而造成成本负担便是原因之一；台积电也曾多次指出下一代EUV设备价格太贵，甚至表示A16先进制程节点并不一定需要High NA EUV；而困于良率瓶颈的三星，在如此高昂的设备成本面前同样十分挣扎，在其SF1.4节点的宣传中甚至都未提到High NA。
可见，设备成本问题已成为各先进制程代工厂规划未来工艺时的重要考虑因素。
在此背景下，“降本”与“替代”成为摆在EUV光刻机面前的两个选择。
EUV光刻降本，多路出击
FEL，替代EUV-LPP光源
EUV光刻机之所以如此昂贵，其中一个关键原因在于EUV光源的生产，采用的是目前地球上最强大的商用激光器，通过轰击金属锡滴来产生13.5nm EUV光源。
ASML当前所采用的激光等离子体EUV光源（EUV-LPP）光源价格昂贵，效率低下，光电转化率仅为3%-5%。
对此，一个非常规的替代方案正在酝酿中。日本高能加速器研究组织（KEK）的研究人员认为，如果利用粒子加速器的力量，EUV光源的获取可能会更便宜、更快、更高效。
实际上很早就有研究人员就看到了使用由粒子加速器产生的称为自由电子激光器（F

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