展銳唐古拉品牌下的兩款5G芯片T770和T760,均采用6 nm EUV工藝,為什麼要強調EUV?
“隻有引入EUV技術的6nm才是真正的6nm”,這項技術也将伴随未來可能的5nm、4nm、3nm、2nm、1nm一路前行。
自1965年英特爾創始人之一的戈登·摩爾提出摩爾定律以來,半導體領域就一直在遵循着“當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,大約每隔18個~24個月便會增加一倍,性能也将提升一倍”的規律前行。技術人員一直在研究開發新的IC制造技術,以縮小線寬、增大芯片的容量。
EUV光刻機的出現,就是一個重大突破。它實現了高速、低功耗和高集成的芯片生産工藝,滿足了5G高性能、超帶寬、低時延和海量連接的需求。
圖片來源:台積電陳平在紫光展銳2020春季線上發布會演講
這麼厲害的EUV,原理是什麼?
光刻技術基本上是一個投影系統,将光線投射并穿透印有電路的光罩,利用光學原理将圖形打在已塗布感光劑的矽晶片上,進行曝光,當未曝光的部分被蝕刻移除後,圖樣就會顯露出來。
在光刻技術中,提升分辨率的途徑主要有三個:一是增加光學系統數值孔徑;二是減小曝光光源波長;三是優化系統。EUV相較于DUV,把193nm波長的短波紫外線替換成了13.5nm的“極紫外線”,在光刻精密圖案方面自然更具優勢,能夠減少工藝步驟,提升良率。
EUV技術的究竟難在哪兒?
光源産生難:
193nm紫外線的光子能量為6.4eV(電子伏特,能量單位),EUV的光子能量高達為91~93eV!這種能量的光子用一般的方法是射不出來的,激光器或燈泡都不行,它的生成方法光是聽起來就非常變态,這需要将錫熔化成液态,然後一滴一滴地滴落,在滴落過程中用激光轟擊錫珠,讓其化為等離子态,才能釋放“極紫外光”。這樣的光源用久了就會在裡面濺很多錫微粒,必須要定時清潔才行。
圖片來源:Cymer: Extreme Ultraviolet(EUV) Lithography Light Sources
發光過程難:
EUV不僅能量高,對物質的影響也極其強大,它們可以被幾乎任何原子吸收,所以傳播路徑必須是完全的真空。要想讓EUV聚焦到合适的形狀,隻能用這種用6面凹面鏡子組成的系統——EUV/X射線變焦系統(EUV /X-Ray focusing systems)。
有效功率轉化率低:
可是就算是鏡子,每一面鏡子都會吸收30%的EUV,整個系統裡有4個鏡子用于發光系統,6個鏡子用于聚焦系統。EUV光罩本身也是一個額外的鏡子,形成了11次反射。這個過程中,隻有大約2%的EUV來到了晶圓上。因為效率低,所以需要的功率也大輻上漲。ArF光源平均的功率為45W,而EUV的平均光源功率為500w!
成本太高:
進的EUV光刻機售價高達1億歐元一台,是DUV光刻機價格2倍多,采購以後還需要多台747飛機才能運輸整套系統。
此外,EUV光刻機必須在超潔淨環境中才能運行,一小點灰塵落到光罩上就會帶來嚴重的良品率問題,并對材料技術、流程控制、缺陷檢驗等環節都提出了更高的要求。最關鍵的是,EUV光刻機還極度耗電,它需要消耗電力把整個環境都抽成真空(避免灰塵),通過更高的功率也彌補自身能源轉換效率低下的問題,設備運行後每小時就需要耗費至少150度的電力。
除此之外,次級電子對光刻膠的曝光、光化學反應釋放氣體、EUV對光罩的侵蝕等種種難題都要一一解決。這就導緻很長時間裡EUV的産量極低,在之前公開的資料裡,EUV的産量隻有日均1500片。
展銳唐古拉T770和T760
結合以上的知識點,采用了6nm EUV工藝技術的展銳唐古拉T770和T760,真是閃耀着高技術、高質量的光輝~
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