
荷兰半导体设备巨头ASML正与德国光学专家卡尔蔡司合作研发新一代光刻机Hyper NA。尽管该技术有望将半导体电路打印精度提升至新高度,但预计需等到2036年左右才能投入运营。
据发表在同行评审论文中的技术细节显示,Hyper NA旨在取代ASML目前的高数值孔径(High NA)极紫外(EUV)光刻机。研究人员指出,Hyper NA可打印小至5纳米的特征,相比现有High NA设备生产的特征缩小了三分之一以上。在业界转向三维芯片设计的背景下,持续缩小电路特征对于提升处理器性能和降低功耗仍至关重要。
Hyper NA技术将扩展EUV光刻的能力边界。通过增加光学系统的数值孔径,系统能够解析更精细的细节。该方案的一大优势在于兼容性:ASML可重用当前的光源而无需修改,从而避免了开发全新照明系统的复杂工程需求。蔡司方面表示,目前已能制造满足Hyper NA精度要求的镜面组件,这些组件需在极其严格的公差下生产,以引导和聚焦无法透过传统透镜的EUV光束。
在物理规格上,Hyper NA设备的体积预计仅比现有的High NA机器稍大。鉴于当前High NA系统每台成本高达4亿美元,其继任者的价格注定不菲。ASML虽已启动Hyper NA的开发工作,但尚未承诺最终制造这些机器。作为商用EUV光刻设备的垄断者,ASML的技术路线图对全球半导体制造商及其供应链具有决定性影响。
目前,英特尔已在生产中部署High NA技术,三星和海力士计划于2028年采用,台积电则预计到2030年跟进。与此同时,台积电也在探索在不立即引入昂贵新设备的前提下继续缩小芯片尺寸的方法。随着传统半导体缩放日益困难且昂贵,先进封装和芯粒技术成为替代选择,但更小晶体管在提高密度和能效方面的价值依然显著。
除Hyper NA外,研究人员认为未来的进一步改进可能需要更短波长的光,这将带来新的工程挑战,并为xLight和Substrate等探索替代光源及光刻方法的美国初创公司提供机会。目前,Hyper NA仍处于研发阶段,无确认的生产时间表,半导体行业仍需面对延续摩尔定律所带来的高昂成本考验。