「業內熱點」三星促使EUV製程技術走紅，遵循摩爾定律方向發展

繼聯電在2017年進行高階主管大改組，並宣布未來經營策略將著重在成熟製程之後，格芯也在新執行長Tom Caulfield就任半年多後，於日前宣布無限期暫緩7nm製程研發，並將資源轉而投入在相對成熟的製程服務上。

引入EUV工藝是半導體7nm工藝的關鍵轉折點

眾所周知，目前半導體領域，7nm工藝是一個重要節點。

而7nm工藝是半導體製造工藝引入EUV技術的關鍵轉折，這是摩爾定律可以延續到5nm以下的關鍵，引入EUV工藝可以大幅提升性能，縮減曝光步驟、光罩數量等製造過程，節省時間和成本。

不過引入EUV技術並不容易，其需要投入大量資金購買昂貴的EUV設備，同時需要進行大量的工藝驗證以確保在生產過程中獲得較佳的良率，才能以經濟的成本適用於生產晶片。

半導體製程微縮廠商：台積電、三星電子、英特爾

聯電與格芯先後退出先進位程軍備競賽，加上英特爾的10nm製程處理器量產出貨時程再度遞延到2019年底，均顯示先進位程的技術進展已面臨瓶頸。

展望未來，還有能力持續推動半導體製程微縮的業者，或只剩下台積電、三星電子跟英特爾三家公司。

從進度上看，台積電公布的7nm晶片已有50多款在流片，可算是遙遙領先。

英特爾則仍苦苦掙扎於10nm。

而三星近年來逐漸將代工業務視為發展重點，先後在美國、中國、日本等多地先後舉辦的三星代工論壇上還公布了其7nm以後的最新工藝路線圖，預計2018年推出7nm FinFET EUV工藝，而8nm LPU工藝也會開始風險試產，2019年推出7nm的優化版，即5／4nm FinFET EUV工藝，同時面向RF射頻、eMRAM等晶片的18nm FD－SoI工藝開始風險試產，到2020年推出3nm EUV工藝，同時電晶體架構從FinFET轉向GAA。

三星目前已將GAA視為7nm節點之後取代FinFET電晶體的新一代候選技術。

台積電研發「保守」，使三星反超

三星作為全球最大的存儲晶片生產企業，通過在存儲晶片上錘鍊先進工藝，在過去三年間，三星就採用EUV技術處理了20萬片晶圓生產SRAM。

去年五月，三星推出了首款使用EUV光刻解決方案的半導體工藝技術7nm LPP EUV，預期可藉此突破摩爾定律的擴展障礙，為單納米半導體技術的發展鋪平道路。

另外，三星位於華城市的7nm廠預計最快明年量產，並計劃投入56億美元升級晶圓產能，其中三星在韓國華城的S3生產線上部署了由原本的10nm工藝改造而來的ASML NXE3400 EUV光刻機，這條生產線的EUV產能據稱已經達到了大規模量產的標準。

除此之外，三星還將新建一條EUV工藝專用的產線，計劃在2019年底全面完成後，2020年實現EUV量產。

相較之下，台積電今年才宣布和聯發科合作試產7nm製程12核心晶片，但根據台積電10nm今年難產的現狀來看，台積電的研發進程顯得相當落後了。

三星為何如此激進採用EUV技術

日前，三星、高通宣布擴大晶圓代工業務合作，該合作計劃將長達十年，三星將授權「EUV光刻工藝技術」給高通使用，其中包括使用三星7nm LPP EUV工藝技術製造未來的驍龍5G移動晶片組，預計高通下一代5G移動晶片，將採用三星7nm LPP EUV製程，通過7nm LPP EUV工藝，驍龍5G晶片組可減少占位空間，讓OEM廠有更多使用空間增加電池容量或做薄型化設計。

除此之外，結合更先進晶片設計，可明顯增進電池續航力。

三星如此堅定地在其首個7nm就激進地採用EUV技術，是三星綜合許多因素考慮的結果，包括EUV設備是否準備好，成本、多重曝光複雜性、保真度和間距縮放等。

對三星自家的7nm而言，（柵極）間距可以控制在單次曝光，這使得整個光刻工藝流程減少了與曝光相關的大部分設計複雜性，這也恰恰說明三星內部開發的EUV光罩檢測工具，是三星的一個重要優勢。

目前市場還沒有類似的商業工具被開發出來，不僅如此，三星也在開發EUV微影光阻劑，並有望在今年稍晚達到大規模量產要求的目標良率。

EUV技術的進步對後續半導體節點發展至關重要

EUV技術的進展還是比較緩慢的，而且將消耗大量的資金。

儘管目前很少廠商將這項技術應用到生產中，但是極紫外光刻技術卻一直是近些年來的研究熱點，所有廠商對這項技術也都充滿了期盼，希望這項技術能有更大的進步，能夠早日投入大規模使用。

各家廠商都清楚，半導體工藝嚮往下刻，使用EUV技術是必須的。

在摩爾定律的規律下，以及在如今科學技術快速發展的資訊時代，新一代的光刻技術就應該被選擇和研究，因為EUV與其他技術相比有明顯的優勢：

1、EUV的解析度至少能達到30nm以下，且更容易收到各集成電路生產廠商的青睞。

2、EUV是傳統光刻技術的拓展，同時集成電路的設計人員也更喜歡選擇這種全面符合設計規則的光刻技術。

3、EUV技術掩模的製造難度不高，具有一定的產量優勢。

但是目前，EUV光刻技術設備製造成本十分高昂，包括掩模和工藝在內的諸多方面花費資金都很大。

除此之外，EUV光學系統的設計和製造也極其複雜，隨著製程的演進、線寬的微縮，伴隨而來的是巨大人力以及物力的投資、製程材料與設備的開發，這些急劇增加的生產成本，也代表EUV絕對會是推進摩爾定律的重要因素之一，但除了EUV本身設備的開發與挑戰，製程整合亦是另一巨大的挑戰。

例如晶圓的清洗製程，光罩的清洗與保存，甚至是後面的蝕刻或化學機械研磨等等，都必須要與EUV一同開發。

半導體摩爾定律繼續地被推進向前，相關產業鏈也將會再一次的被帶動，EUV技術帶來的科技成果也值得令人期待。

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