什麼是EUV?它能製造先進製程晶片,但有3個缺點需要克服

2023-10-16 09:40

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隨著光罩數的增加,半導體總製程循環的次源的弱功率,每小時的晶圓處理量只有一半左右。換言之 EUV 設備的性價比低,對比於 ArF Emergion 設備只有十分之一的水準。不過目前使用 EUV 設備是克服日益惡化的多重曝光缺點的必然選擇,並非因為 EUV 設備的生產率好才如此。

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第二,因為目前還處於引進初期,EUV 微影製程也仍然存在技術的困難點。不僅 EUV 設備自身硬體上的問題仍有很大改進空間,相關零部件、材料也存在諸多難題(參考圖 5)。

圖5:EUV微影設備和EUV光罩結構(圖/樂金文化)
圖5:EUV微影設備和EUV光罩結構(圖/樂金文化)

簡單來說,為了正式引進 EUV 設備,需要由多層透鏡和曝光吸收層(Absorber)組成的無缺陷光罩,超薄膜、高強度、高均勻透射率的光罩護膜(Pellicle),以及高解析度、低照射劑量(Dose)、低氣體釋放度、平滑線條邊緣(Edge)的光阻劑。

另外,最重要的是基於更短的曝光波長、真空環境和超精細圖案,EUV 製程需要發展高難度的良率管理和測試技術。

這就像是為了躲避獅子而逃跑,結果遇到了老虎一樣,為了避免多重曝光,而引進 EUV,不過 EUV 卻也出現不少需克服的難題。

第三,雖然 EUV 製程還存在許多問題,但購買這台設備本身就不容易。如前述所言,EUV 設備在全世界只有艾司摩爾能供應。因此三星電子、台積電、 SK 海力士、Intel 等半導體企業不得不密切關注艾司摩爾的 EUV 產量。

但事實上艾司摩爾也無法生產出如自己所願的 EUV 設備。舉例來說,做為 EUV 設備最關鍵零組件的鏡頭由德國的卡爾蔡司公司(Carl Zeiss)所供應,卡爾蔡司公司的鏡頭產量由於生產設備不易增加、以及需依賴熟練員工等因素,很難快速提高產量。因此艾司摩爾在 2022 年生產的 EUV 微影設備只有 55 臺左右,預計今後兩年內也很難大幅增加。

這裡要告訴大家的關鍵內容是,因為微影製程的困難,DRAM 生產成長率正在下降,儘管有 EUV 製程的應用,但此一問題仍未獲得解決。這種供應上的制約在半導體記憶體需求成長率下降的情況下,也起到了維持業況平衡的作用。

當然,今後如果 EUV 設備價格急遽下降,每小時晶圓總處理量增加,同時相關零組件和材料情況得到明顯改善的話,那麼半導體產量成長率也有可能恢復到以前高水準的可能性。在此種情況下,如果沒有出現大幅增加半導體記憶體需求的動因,那麼半導體供應過剩問題就可能被凸顯出來,因此這是日後還需要再觀察的問題。

作者介紹:宋明燮(송명섭)

韓國半導體權威分析師。

在韓國高麗大學主修英國語文學系,而後進入現代電子(現SK海力士),破例以文科生身份,在技術行銷部門展開職場生活。參與過現代電子和LG半導體之間的合併工作,其後於2001年起,擔任證券公司半導體負責分析師。從KGI證券、Meritz證券、Good Morning新韓證券,直至現在的Hi投資證券,這二十多年來,他只專注於半導體產業分析。身為業界最資深的分析師,2021年12月時,被韓聯社旗下的金融機構Yonhap Infomax介紹為8名分析大師(Guru)中的半導體分析權威。

特別專注於總經面,側重觀察景氣指標,這樣的觀察角度有別於其他分析師。韓國的股市氛圍向來傾向於不做消極股價預測,在這種環境下,他卻以冷靜判斷股價而聞名。


本文經授權轉載自樂金文化《外資這樣買半導體股:最強半導體分析師教你看懂產業週期,台積電、聯發科、聯電……選股+進場+出場,一次搞定!》

責任編輯/郭家宏

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