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数十亿美元的投资

EUV继续吸收大部分光刻研发资金,留下一些潜在可行的替代品。

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多年来,下一代光刻技术(NGL)遭受了各种挫折和延误。但直到最近,该行业基本上只是耸耸肩,对NGL的延迟表示出相对较少的焦虑。毕竟,光刻技术在晶圆厂中发挥了作用,NGL也最终实现了。

然而,今天的情绪不同了。事实上,芯片制造商对NGL目前的状况感到越来越担忧,如果不是恐慌的话。领先的NGL候选人,EUV(EUV)光刻,仍然很晚,可能会错过10nm节点。而其他的NGL技术,多光束和纳米压印技术,也都落后了。

因此,芯片制造商必须将目前193nm的浸没和多模制图技术扩展到10nm甚至更远,这可能是一个昂贵的解决方案。最初,芯片制造商希望避免多重图案时代,NGL被认为可以做到这一点。

考虑到NGL的问题,关键问题是:

  • 什么时候是新的和现实的交付时间表为NGL?
  • 如何解决这些问题?
  • 它成本价是多少?
  • 哪些NGL工具技术会成功或失败?

至于成本或研发经费,数字很难确定。但总的来说,仅仅是完成或解决市场上各种NGL工具技术的相关问题,就可能需要数十亿美元的研发资金。

与之前一样,EUV预计将获得未来研发资金的最大份额,这仍然是许多行业的争论焦点。据多位专家估计,多年来,EUV总计已经消耗了不少于140亿美元的资金。如今,ASML控股公司就有大约1000名工程师在研究这种经常延迟的极紫外电源。作为参考,这可能比多光束和纳米压印行业加起来还要多。到目前为止,EUV还没有投入生产。

与此同时,在多束和纳米压印技术上的投资与EUV相比显得微不足道。有些人甚至会说,其他的天然气生产国因为没有在研发蛋糕中分得公平的份额而遭受了损失。“EUV获得了大量资金,”风险投资公司Alloy Ventures的普通合伙人丹·鲁宾(Dan Rubin)说。Rubin是Molecular Imprints (MII)的董事会成员,MII是纳米压印工具的供应商,也是EUV的潜在竞争对手。

鲁宾说:“EUV项目的大部分资金来自那些拥有既得利益的公司。”“金融投资者很少会押注于EUV,因为EUV必须做和仍然需要做的事情数量之多令人疯狂。所以我无论如何也弄不明白为什么人们会在EUV上投资这么多。它能起作用的证据并不充分。”

EUV:在热座位上
尽管如此,EUV仍然是NGL的首选。“如果成功了,那么极EUV仍然是NGL的头号解决方案。但最大的问题是是否。D2S董事长兼首席执行官藤村明(Aki Fujimura)表示。

EUV最初构思于20世纪80年代,获得了天文数字的资助。迄今为止,阿斯麦控股已经在EUV的研发上投入了28亿美元。2012年,ASML还从英特尔、三星和台积电获得了总计19亿美元的研发资金。此外,英特尔、台积电和三星还可以选择以53亿美元的价格收购ASML 23%的股权。

多年来,ASML在EUV领域还进行了其他直接和间接的投资。据多名专家估计,不包括来自英特尔、台积电和三星的股权投资,仅ASML的EUV研发就已经投入了约70亿美元。

这还不包括20世纪80年代以来在其他公司、国家实验室和大学进行的EUV研发。超大规模集成电路研究公司(VLSI Research)首席执行官g·丹·哈奇森(G. Dan Hutcheson)说,综合这些努力,用于EUV的研发资金总额可能是70亿美元的“两到三倍”。因此,EUV的研发资金总额可能从140亿美元到210亿美元不等。

到目前为止,资助产生了好坏参半的结果。2010年,阿斯麦推出了世界上首款预生产的EUV工具NXE:3100,这是一个里程碑。但对EUV的重大考验才刚刚开始,因为阿斯麦去年年底开始出货它的第一个具有生产价值的EUV扫描仪。该工具NXE:3300B的分辨率为22nm半螺距。

据光刻专家克里斯·麦克称,NXE:3300B最快将准备投入量产的是7nm节点。当然,这在很大程度上取决于ASML能否解决EUV电源的持续问题。

无论如何,EUV成功或失败的可能性仍然是一个争论的话题,各种预测都在地图上。“这是唯一有效的NGL,”VLSI Research的Hutcheson说。“没人说EUV会很容易。我们都知道他们需要让电源工作。我有信心它会实现。”

其他人则持谨慎乐观态度,尤其是对于经常延迟的极紫外电源。到目前为止,该电源只产生10瓦的电力,使吞吐量低于每小时10片晶圆。到今年年底,该行业需要80瓦的电源,使EUV的吞吐量达到58wph。

Gartner的分析师迪恩·弗里曼(Dean Freeman)说:“我们已经接近70 wph了。”“100千瓦每小时的数字很难判断。如果你听Gigaphoton,你会发现我们大约需要两年的时间才能有一个可以做到这一点的生产源,而这需要大量的“如果”、“并且”和“但是”。我认为在7nm的时候,你将有90+%的概率达到70 wph, 80%的概率达到125 wph。这是一个很难判断的话题。”

毫不奇怪,EUV的批评者们有不同的看法。“如果奇迹发生,所有缺失的部分,如面具,抵抗和来源,同时聚集在一起,它仍然是太昂贵的内存生产。而且在非内存市场上使用的层数很少,这让它看起来像是一个非常糟糕的经济赌注。”

多光束:在机翼上等待
和EUV一样,直写电子束也是争论的话题。直接写入最初是由IBM在20世纪80年代开发的,它很有吸引力,因为它不需要光掩码就能实现良好的分辨率。但是单束电子束的生产速度太慢,使得它在批量生产中成本过高。

为了解决这个问题,业界一直在开发利用多波束的直写技术。据多家消息来源估计,到目前为止,多波束的三大巨头——kla - tencor、Mapper和multibeam总共筹集了约7亿美元资金。

但是值得生产的多波束系统仍然需要更多的工作,预计直到2018年才会进入市场。专家们表示,如果这些有希望的多波束卫星决定完成各自的系统,所需的总投资可能达到10亿美元或更多。

在多波束中,供应商遇到了各种技术障碍和资金问题,从而推迟了发货计划。“在直接写作方面,人们正在取得进展。我们知道物理是好的。所以,问题是如何让它工作。关于多波束直写,我一直说的是,我认为这真的是一个投资问题。”

其他人也同意。CEA-Leti光刻项目经理Serge Tedesco说:“如果我们看看Mapper的经验,我们可以看到一些延迟肯定是由于缺乏资金。”“另一方面,Mapper总是能够筹集到新的资金。”

尽管如此,东航Leti正在全速推进它的多波束联盟,称为“想象”。一段时间以来,该团队一直在使用Mapper的alpha工具。CEA-Leti最近安装了Mapper的一个新的预生产工具。最初,该工具将由1300束光束组成,分辨率为32纳米。

Tedesco说,该工具的第一次曝光预定在2014年6月。该工具预计到2015年第四季度将拥有13000根工作梁。他说:“Imagine项目仍在正轨上,并取得了稳步进展。”

像EUV一样,多光束也存在不确定性。“并不是所有的电子束供应商都会成功,”Multibeam的主席David Lam表示。

多光束公司本身正在开发一种叫做互补电子束光刻(CEBL)的技术。Multibeam的CEBL并没有对所有的层进行图形化,而是解决了这个等式中一个很小但很重要的部分。Lam说:“CEBL可以用于在关键层上绘制线条切割图案,以补充光刻技术。”“关键的层很难用光学成像。当然,它们是最贵的,因为有多个图案。”

还有一些人对多波束仍持怀疑态度。“电子束的问题是它违反了摩尔定律VLSI Research的Hutcheson表示。“直接写作已经存在很长时间了,但并没有取得多大进展。很长一段时间以来,产能一直处于每小时1至3片晶圆之间。”

纳米印记:新篇章
Hutcheson也对纳米压印技术用于集成电路生产持保留态度。“我不认为印记是下一个NGL,”他说。“印宝在某些市场取得了成功,但在半导体领域却没有。”

与此同时,MII,纳米压印工具的领先供应商,迄今已获得1.65亿美元的资金。MII在非半导体应用领域获得了吸引力,如显示和存储。但缺陷、覆盖和吞吐量阻碍了该公司的压印工具在芯片生产领域取得重大进展。

信息产业部也开始了新的篇章。佳能最近收购了MII的半导体部门。这个小组被称为佳能纳米技术(CNT)。与此同时,MII的非半导体部门将继续被称为分子印迹。

CNT和MII将共享位于德克萨斯州奥斯汀的同一幢大楼,但这两家公司将在物理上分开,并被视为独立实体。CNT将继续发展芯片业务,而新的Molecular Imprints将专注于新兴市场的应用,如显示、照明、生物技术和存储,MII的企业营销和业务发展副总裁Paul Hofemann说。

CNT正在开发一种新的模块化,CMOS簇纳米压印工具。Hofemann说:“每个模块都能够生产低于20nm的模具,累计集群工具吞吐量达到80 wph以上。”
该工具展示了15nm半间距图像。Hofemann说:“分辨率由掩模控制,DNP最近显示的分辨率可降至9nm。”“与光学技术相比,纳米压印技术的另一个优点是,它不受相同的设计规则的约束。这意味着你不受一维模式的限制,而是可以自由开发设备设计需要的任何东西。”

CNT预计将在2015年公布其新工具。“我们希望初步采用在非易失性内存细分在2015年,其次动态随机存取记忆体几年后,最终在逻辑应用领域,”他说。“幸运的是,对创新消费电子产品的终端需求依然旺盛,这为颠覆性NGL技术打开了大门。”



4评论

吉姆Brackle 说:

我想起了一句名言“你所站的位置取决于你所坐的位置”。

提奥奇尼斯西塞罗 说:

“这是唯一有效的NGL,”VLSI Research的Hutcheson说。这是一个了不起的声明。埃德塞尔“起作用了”吗?我想你可以开一辆。新可乐奏效了吗?我想你可以喝一杯。"如果EUV失败了怎么办" ?没有它了吗?当该行业把花费在EUV上的数十亿美元加起来时,它包括花费在x光上的数十亿美元吗?它没有打赌。 Have we forgotten (many clearly have) that there is no such thing as EUV in the electromagnetic spectrum. It only appears in marketing journals. And talk about understatement: “Not every e-beam vendor will be successful,” said David Lam, chairman of Multibeam. In the entire history of this industry, ZERO e-beam vendors have been successful, with the exception of mask writers. And even Applied Materials couldn’t save ETEC. X-ray and EBDW on silicon are first-order black holes.

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