ASML 与台湾积体电路制造公司(台积电)发起了一项跨行业合作,计划把 EUV(极紫外)光刻使用的光掩模从目前的 6 英寸扩大到 12 英寸。按照规划,2031 年建成 12 英寸掩模试产线,2033 年准备好可投入先进制程量产的光刻设备。其目的在于解除 High NA EUV 带来的曝光视场缩水一半的限制。

被砍掉一半的曝光视场

High NA EUV 把数值孔径从 0.33 提高到 0.55。分辨率提升了,但为此引入的变形(anamorphic)光学系统也带来了麻烦的副作用。由于水平方向与垂直方向的缩小倍率不同,掩模保持 6 英寸时,晶圆上一次能曝光的范围最大只有 26 × 16.5 毫米,正好是传统 26 × 33 毫米的一半。

超出这个尺寸的大芯片,就必须分成两个半视场分别曝光,再把接缝拼接起来。这种被称为拼接(stitching)的做法已经过验证可行,但它牵扯到设计、OPC(光学邻近效应修正)、掩模和光刻机的方方面面,工序相当繁琐。曝光次数增加,设备产能也随之下降。面向 AI 的大尺寸芯片最容易撞上这条限制,这也是问题变得紧迫的原因。

把掩模做大就能恢复原状

转向 12 英寸掩模,是从材料一侧而非光学一侧来解题。掩模变大之后,即便保留变形光学系统,也能拿回接近传统尺寸的曝光视场。拼接不再必要,曝光次数减少带来光刻机产能提升,芯片制造成本也会下降。这就是 ASML 与台积电给出的理由。

ASML 总裁兼首席执行官 Christophe Fouquet 指出,High NA EUV 会先在现有的 6 英寸掩模上启动,随后由 12 英寸掩模支撑,从而提高光刻机产能。台积电董事长兼首席执行官魏哲家表示,当整个行业共同解决复杂问题时,就能打开单一公司无法企及的可能性。

不过,掩模基板、防尘薄膜、检测设备和刻写设备,全都是围绕 6 英寸建立起来的资产。这并不是简单放大尺寸的事,而是要重建整条供应链。两家公司之所以特意采用行业合作的形式,正是因为这一环节靠一家企业推不动。

2031 年试产线,2033 年进入量产

时间表设有两个节点:2031 年之前建成 12 英寸掩模试产线;2033 年之前备齐可用于先进制程量产的 12 英寸光刻设备。

台积电本身计划从 2030 年起在先进制程的量产中使用 ASML 的 High NA 技术。也就是说,最初几年仍以 6 英寸掩模运行,12 英寸随后加入。台积电认为,受 AI 应用所需的晶体管结构日趋复杂驱动,需要用到 High NA EUV 的层数今后还会增加。

领先三年的英特尔,以及开始统一的步调

大幅面掩模本身并不是新想法。英特尔代工(Intel Foundry)已表示,自己独自推进大幅面掩模的工作已超过三年。该公司还公布,用 High NA EUV 处理过的晶圆已超过 100 万片,在实际投产规模上一直领先。这次的合作,相当于整个行业追上了它的判断。

发布日期为 2026 年 9 月 8 日。前一天,也就是 9 月 7 日,两家公司在美国加利福尼亚州蒙特雷举行的 SPIE BACUS 会议之前召集了相关伙伴。三星电子(SAMSUNG)已表明参与意向,High NA EUV 的采用厂商与主要掩模供应商也表达了加入兴趣。在光刻机由一家厂商独家供应的格局下,围绕它的周边规格也开始统一步调。

总结

High NA EUV 用曝光视场换来了分辨率,把拼接这道额外工序留给了行业。12 英寸掩模是直面这一结构性限制的方案。2031 年试产线、2033 年量产设备,对先进制程的投资判断而言仍属遥远,但这段距离也说明掩模规格变更是多么沉重的工程。台积电在 2030 年启动 High NA 量产,12 英寸在数年后并入。这套两段式计划能否按期推进,将左右 2030 年代前期的微缩节奏。