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              晶圓代工大戰:臺積電計劃新建2nm工廠,傳三星將搶購更多EUV光刻機

              發布時間:2022-06-10 瀏覽:112次

              ​近期臺積電(TSMC)的2nm工藝開發似乎也逐漸走上了正軌,有媒體報道指,臺積電計劃斥資1萬億新臺幣(約合人民幣2261億元),建造一座新的晶圓廠,專門負責2nm芯片的生產,地點位于中國臺灣臺中市。


              目前臺積電在該地區運營著兩間晶圓廠,都在中部科學園區內,其中一間為GigaFab,是臺積電四間大型晶圓廠之一,每年累計生產超過900萬片12英寸晶圓。據稱臺積電已向當地主管部門提交相關文件,雖然目標土地存在面積較小等缺點,但由于其地處交通交匯處,可以滿足臺積電對運輸方面的要求。

              此外,最近有傳言稱,臺積電美國亞利桑那州晶圓廠面臨招聘困難的問題。臺積電重申了2024年開始運營的計劃,并分享了建造過程的視頻和照片。英特爾在該州同樣擁有半導體生產設施,目前正在擴建當中。

              臺積電在第一季度的電話會議上曾表示,有信心在2nm工藝依舊保持技術領先地位,該工藝將會在2024年開始預生產,與于2025年正式投產。

              據悉,臺積電將會在2nm工藝上采用GAA FET(多閘極電晶體),取代finFET (鰭式場效應晶體)。目前三星為了和臺積電競爭,做法比較激進,將會在3nm工藝就用上GAA技術。而臺積電為了提供給客戶最成熟的技術、最好的效能及最佳的成本,保守的選擇finFET技術生產3nm工藝晶圓。

              隨著臺積電逐步加大晶圓代工產業的投資,其在芯片代工領域的地位將進一步得到鞏固,3nm、2nm等最新工藝技術的研發,將為臺積電帶來更多的客戶需求及提高其核心競爭力,這將進一步拉開與三星和英特爾之間的差距。

              三星的實際負責人李在镕即將前往歐洲,展開為期兩周的訪問。業內普遍猜測,三星領導人此行與半導體業務有關。據稱,李在镕將前往荷蘭的ASML,有可能涉及極紫外(EUV)光刻機的采購。


              韓國是ASML最大的市場之一,占據了其三分之一的收入。近期三星宣布了一項3550億美元的五年投資計劃,主要涉及半導體和生物制藥領域,這也是三星有史以來最大規模的投資,以確保在技術方面仍處于領先位置。三星希望到2030年,在晶圓代工領域能趕超競爭對手臺積電,增加EUV光刻機擴大產能是必要的舉措。傳聞三星還有意收購恩智浦半導體(NXP),以拉近與臺積電之間的差距,同時更好地在汽車芯片市場布局。

              衍生閱讀:(EUV)光刻機

              光刻是集成電路最重要的加工工藝,在整個芯片制造工藝中,幾乎每個工藝的實施,都離不開光刻的技術。光刻也是制造芯片的最關鍵技術,它占芯片制造成本的35%以上。

              光刻機原理

              光刻機根據用途的不同,可以分為用于生產芯片、用于封裝和用于LED制造。

              按照光源和發展前后,依次可分為紫外光源(UV)、深紫外光源(DUV)、極紫外光源(EUV),光源的波長影響光刻機的工藝。

              光刻機可分為接觸式光刻、直寫式光刻、投影式光刻。

              接近或接觸式光刻通過無限靠近,復制掩模板上的圖案。直寫式光刻是將光束聚焦為一點,通過運動工件臺或鏡頭掃描實現任意圖形加工。投影式光刻因其高效率、無損傷的優點,是集成電路主流光刻技術。

              實際上,我們可以將投影式光刻想象為膠片攝影。膠片攝影是通過按下快門,光線通過鏡頭投射到膠卷上并曝光。之后通過“洗照片”,即將膠卷在顯影液中浸泡,得到圖像。

              光刻機光刻的工作原理也是類似,光刻就是把芯片制作所需要的線路與功能區做出來。利用光刻機發出的光通過具有圖形的光罩對涂有光刻膠的薄片曝光,光刻膠見光后會發生性質變化,從而使光罩上得圖形復印到薄片上,從而使薄片具有電子線路圖的作用。這就是光刻的作用。照相機拍攝的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是電路圖和其他電子元件。

              光刻技術是一種精密的微細加工技術。常規光刻技術是采用波長為2000~4500埃的紫外光作為圖像信息載體,以光致抗光刻技術蝕劑為中間(圖像記錄)媒介實現圖形的變換、轉移和處理,最終把圖像信息傳遞到晶片(主要指硅片)或介質層上的一種工藝。

              在廣義上,光刻包括光復印和刻蝕工藝兩個主要方面

              1、光復印工藝:經曝光系統將預制在掩模版上的器件或電路圖形按所要求的位置,精確傳遞到預涂在晶片表面或介質層上的光致抗蝕劑薄層上。

              2、刻蝕工藝:利用化學或物理方法,將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質層除去,從而在晶片表面或介質層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。集成電路各功能層是立體重疊的,因而光刻工藝總是多次反復進行。例如,大規模集成電路要經過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。

              光刻技術在狹義上,光刻工藝僅指光復印工藝。

              光學光刻技術

              光學光刻是通過廣德照射用投影方法將掩模上的大規模集成電路器件的結構圖形畫在涂有光刻膠的硅片上,通過光的照射,光刻膠的成分發生化學反應,從而生成電路圖。限制成品所能獲得的最小尺寸與光刻系統能獲得的分辨率直接相關,而減小照射光源的波長是提高分辨率的最有效途徑。因為這個原因,開發新型短波長光源光刻機一直是各個國家的研究熱點。

              除此之外,根據光的干涉特性,利用各種波前技術優化工藝參數也是提高分辨率的重要手段。這些技術是運用電磁理論結合光刻實際對曝光成像進行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、離軸照明技術、鄰近效應校正等。運用這些技術,可在目前的技術水平上獲得更高分辨率的光刻圖形。

              20世紀70—80年代,光刻設備主要采用普通光源和汞燈作為曝光光源,其特征尺寸在微米級以上。90年代以來,為了適應IC集成度逐步提高的要求,相繼出現了g譜線、h譜線、I譜線光源以及KrF、ArF等準分子激光光源。目前光學光刻技術的發展方向主要表現為縮短曝光光源波長、提高數值孔徑和改進曝光方式。

              光刻機應用

              光刻機可廣泛應用于微納流控晶片加工、微納光學元件、微納光柵、NMEMS器件等微納結構器件的制備。

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