ASML推出首款2nm低数值孔径EUV设备Twinscan NXE：3800E

所谓低数值孔径EUV，依然是行业绝对领先。

狂热的读者倾向于关注使用前沿制程工艺技术制造的微芯片，就英特尔而言，这意味着未来几年将使用高数值孔径极紫外（EUV）光刻技术。但是，我们将在未来几年内使用的绝大多数芯片都将使用低数值孔径（Low-NA） EUV光刻设备制造。这就是为什么ASML的最新公告特别引人注目的原因。

正如Computerbase所发现的那样，ASML本周交付了其第一台更新的Twinscan NXE：3800E光刻机，用于晶圆厂安装。NXE：3800E是该公司0.33数值孔径（Low-NA）光刻扫描仪系列的最新版本，旨在制造2nm和3nm制程芯片。

ASML尚未公布有关该设备功能的全部细节，但该公司之前的路线图表明，更新后的3800E将提供更高的晶圆吞吐量和更高的晶圆对准精度，ASML称之为“匹配机器覆盖”。基于该路线图，ASML预计其第五代低数值孔径EUV扫描仪每小时可加工200片晶圆，这标志着该技术的一个重要里程碑，因为EUV光刻技术的缺点之一是其吞吐率低于当今经过充分研究和调整的深紫外（DUV）光刻设备。

对于ASML的逻辑和存储芯片晶圆厂客户来说（目前这个名单总共只有大约6家公司），更新后的扫描仪将帮助这些晶圆厂继续改进和扩大其尖端芯片的生产。即使大型晶圆厂正在通过增加设施来扩大运营规模，提高现有设施的产量仍然是满足产能需求以及降低生产成本（或至少控制生产成本）的重要因素。

由于EUV扫描仪并不便宜——一台典型的扫描仪成本约为1.8亿美元，而Twinscan NXE：3800E的成本可能会更高——这些设备成本需要一段时间才能完全摊销。与此同时，更快地推出新一代EUV扫描仪将对ASML产生重大的财务影响，ASML已经享有作为这种关键设备的唯一供应商的地位。

继3800E之后，ASML至少还有一代低数值孔径EUV扫描仪正在开发中，包括Twinscan NXE：4000F。预计将于 2026 年左右发布。

台积电3nm产能受限，需要更强EUV

由于台积电3nm制程产线的设备和产量受限，无法满足苹果即将推出的新设备之所有需求。

Arete Research 高级分析师Brett Simpson指出，台积电对苹果收取的N3硅晶圆定价，将在2024年上半年回归正常，均价大约会介于16000~17000美元，估计台积电目前的A17和M3处理器的良率约为55%，这与台积电所处的发展阶段相符，有望按计划，每季将良率提高约5个百分点。

Simpson 补充道，台积电在早期阶段的重点是优化产量和晶圆周期时间以提高效率。

Susquehanna International Group 高级分析师Mehdi Hosseini称，由于需要采用供应商ASML的EUV曝光技术进行多重曝光，基于成本考量，研判具更高吞吐量的ASML新款High-NA NXE：3800E上市之前，台积电3nm制程无法真正放量生产。

台积电目前使用ASML的NXE：3600D光刻机系统，每小时可生产160个晶圆（wph）。

NXE：3800E光刻系统通过降低EUV多重曝光（patterning）的总体成本，NXE：3800E初期能达30mJ/cm²，约每小时195片晶圆产能，最后能提升到每小时220片晶圆，吞吐量比NXE：3600D提高30%。

 价值3亿美元的高数值孔径EUV光刻机受关注

去年12月，ASML向英特尔交付了业界首台数值孔径达到0.55的EUV光刻设备Twinscan EXE：5000，目前，该设备主要用于开发目的，并使该公司的客户熟悉新技术及其功能。高数值孔径设备的商业使用计划在2025年及以后进行。

英特尔宣布计划从2025年开始采用ASML的高数值孔径Twinscan EXE扫描仪进行大批量生产（HVM），届时该公司打算开始使用其18A（1.8nm）制程技术。为此，英特尔自 2018 年以来一直在尝试使用高数值孔径光刻设备，当时它获得了 ASML 的 Twinscan EXE：5000，该公司订购了ASML的下一代高数值孔径商用设备Twinscan EXE：5200。

高数值孔径EUV设备对于更高分辨率（<8 nm，目前的0.33 NA EUV的分辨率为13nm）至关重要，可实现更小的晶体管和更高的晶体管密度。除了完全不同的光学设计外，高数值孔径扫描仪还有望提供更快的光罩和晶圆平台以及更高的生产率。例如，Twinscan EXE：5200的生产率超过每小时200个晶圆（WPH）。相比之下，ASML的顶级0.33 NA EUV设备Twinscan NXE：3600D的WPH为160。

英特尔可能会在其18A后的制程工艺技术中采用ASML的高NA工具，而竞争对手台积电和三星将在本十年晚些时候使用它们。这些扫描仪不会便宜，据估计，每台这样的设备成本可能超过3亿美元，这将进一步提高最先进制程晶圆厂的成本。

ASML已经交付给客户的最先进EUV扫描仪具有0.33 NA和13nm分辨率，可以通过单次曝光图案打印金属间距约为30nm的芯片，这对于5nm或4nm级等制程节点来说已经足够了。对于更精细的制程，芯片制造商要么需要使用EUV双重曝光或图案塑造技术，这就是他们未来几年要做的事情。但除此之外，他们计划使用ASML的下一代高数值孔径EUV扫描仪，其数值孔径为0.55，分辨率约为8nm。

需要注意的是，0.55 NA EUV设备不会取代晶圆厂目前使用的深紫外（DUV）和EUV设备，就像引入0.33 NA EUV不会逐步淘汰DUV光刻机一样。在可预见的未来，ASML将继续推进其DUV和0.33 NA EUV扫描仪。同时，高数值孔径EUV光刻技术将在缩小晶体管尺寸和提高其性能方面继续发挥关键作用。

 

审核编辑：刘清