台積電押注EUV 繼續領先晶片製造
儘管台積電不能聲稱自己是第一家使用極紫外線(EUV) 微影技術的晶圓廠(這個頭銜屬於三星),但他們確實可以聲稱自己是最大的晶圓廠。因此,該公司多年來在EUV 方面積累了豐富的經驗,使台積電能夠改進使用EUV 工具的方式,以提高生產率/正常運行時間,並降低使用超精細工具的成本。作為該公司本週歐洲技術研討會的一部分,他們更詳細地介紹了EUV 使用歷史,以及進一步將EUV 整合到未來製程節點的進展。
當台積電於2019 年開始在其N7+ 製程(用於華為海思)上使用EUV 光刻製造晶片時,它佔據了全球EUV 工具安裝基數的42%,即使ASML 在2020 年增加了EUV 光刻機的出貨量,台積電的EUV 份額安裝量實際上增加到了50%。到2024 年,台積電的EUV 微影系統數量將比2019 年增加10 倍,儘管三星和英特爾都在提高自己的EUV 產量,但台積電目前仍佔全球EUV 安裝基數的56%。可以說,台積電很早就決定大力進軍EUV,因此他們今天仍然擁有EUV 微影機的最大份額。
值得注意的是,台積電的EUV晶圓產量增加幅度更大;台積電目前生產的EUV 晶圓數量是2019 年的30 倍。與工具數量僅增加10 倍相比,台積電產量增加了30 倍,凸顯了台積電如何能夠提高EUV 生產力、減少服務時間和減少工具停機時間全面的。顯然,這一切都是透過公司內部開發的創新技術來實現的。
台積電錶示,自2019 年以來,其EUV 系統的日晶圓產能已提高兩倍。為此,該公司優化了EUV 曝光劑量及其使用的光阻。此外,台積電大幅改善了EUV 光罩的薄膜,使其壽命提高了四倍(即增加了正常運行時間),將每個薄膜的產量提高了4.5 倍,並將缺陷率大幅降低了80 倍(即提高了生產率並增加了正常運行時間)。出於顯而易見的原因,台積電沒有透露它是如何如此顯著地改進其薄膜技術的,但也許隨著時間的推移,該公司的工程師將與學術界分享這一點。
EUV 光刻系統也因其耗電量而臭名昭著。因此,除了提高EUV 工具的生產效率外,該公司還透過未公開的“創新節能技術”,將EUV 光刻機的功耗降低了24%。該公司還沒有就此結束:他們計劃在2030 年將每個EUV 工具每個晶圓的能源效率提高1.5 倍。
考慮到台積電目前已透過低數值孔徑EUV 光刻技術實現的所有改進,該公司對未來能夠繼續生產尖端晶片充滿信心也就不足為奇了。儘管競爭對手英特爾已在其未來的18A 以下節點中全力採用高數值孔徑EUV,但台積電正在尋求利用其高度優化且經過時間考驗的低數值孔徑EUV 工具,以避免主要技術的潛在陷阱如此快的過渡,同時也獲得了使用成熟工具的成本效益。