更大光罩不是技術問題,是TSMC和ASML算的經濟賬
高NA EUV把曝光面積砍半,兩次拼接讓芯片設計師受不了;TSMC和ASML索性把光罩做大一倍,用更貴的供應鏈換回滿場曝光。
核心論點 · 點時間戳可跳到原聲
視場砍半逼出兩次曝光拼接
為了把數值孔徑從0.33拉到0.55,高NA EUV必須把光錐放大八倍,代價是單次曝光的視場只剩標準全場33×26mm的一半(約16.5×26mm)。要印一整顆AI芯片,就得把兩次曝光A、B拼在一起。十多年前光罩廠不願在沒有芯片廠承諾的情況下押注大光罩,芯片廠又不願在還沒用上低NA EUV時就砸錢,於是行業默認了視場減半這個妥協,現在才來補課。
TSMC嫌3.5億美元太貴的真實原因
TSMC SVP Kevin Tang說高NA EUV機臺成本報價3.5億美元、對應20到40兆瓦算力,他不喜歡這個價籤。主講人認為這句抱怨背後真正說的是擁有成本(cost of ownership):視場減半讓吞吐量大跌,以至於用老辦法做多重曝光反而更划算。換句話說,嫌貴不是在嫌機臺本身,而是在嫌視場減半拖累了產能經濟賬。
拼接在技術上行,工程師和設計師都不買賬
IMEC、ASML都發過論文證明拼接在技術上可行,但主講人說TSMC工程師一聽拼接,表情就像他爸讓他減肥時他的表情——寫滿了不情願。芯片設計師更反感,因為拼接相當於在設計中間砌一道「朝鮮非軍事區」,把原本完整的版圖硬生生切成兩半,犧牲設計靈活性。這正是行業寧可砸錢換大光罩也不願將就拼接的情緒基礎。
大光罩才是真正解藥,不是拼接補丁
6×12英寸光罩能讓高NA EUV恢復滿場曝光,按Intel的說法可把掃描儀產能提升23%到50%(主講人猜更可能靠近高位),把與低NA EUV的成本差距砍掉一半,還順帶拿回芯片設計的自由度。ASML CEO(字幕轉寫作Kristoff Fuket,即Christophe Fouquet)早在2024年10月就公開說這是「no-brainer」,但真正難的是說服整個產業鏈跟上這個顯而易見的選擇。
連低NA機臺都想蹭大光罩的產能紅利
一旦6×12英寸光罩做成,ASML一定會把它也裝進現有的低NA EUV機臺——同樣0.33的數值孔徑下,光罩面積翻倍意味著能塞下更大的AI芯片設計,或者把同一個設計複製兩份、以雙倍速度印刷。據估算,配備6×12英寸光罩的低NA EUV機臺理論產能可以做到每小時450片晶圓甚至更高,再搭配三脈衝光源,產能還能往上衝。
光罩難的不是做出一片完美品,是量產
光罩毛坯要在玻璃基板上鍍40對鉬硅交替多層膜(每對約7納米厚),用離子束濺射沉積,再疊絕緣層、吸收層、保護膜,整套工序要在近乎零缺陷下完成。主講人強調,做出一片、兩片甚至幾片完美無缺陷的光罩並不難,真正的難點是把這套工藝穩定複製到高良率、大批量生產,這才是光罩廠和一整條上游供應鏈接下來要攻克的硬骨頭。
一整條產業鏈幾乎都是單一供應商
從光罩毛坯玻璃、保護膜、光刻寫入設備到缺陷檢測與修復,大光罩生態裡幾乎每一環都只有一兩家供應商。主講人點名這是最大的風險:只要任何一家出現技術失誤或供應鏈問題,整條產業鏈都可能被拖累,造成實質性延誤。眼下距離2031年試產線還有5到7年,供應鏈已經在動,但幾乎每一環都是單一供應商這件事本身沒變。
光罩本來就不便宜,誰來為翻倍買單
據Micron 2025/2026的經濟預測,EUV光罩套比傳統光學光罩貴六倍,壽命卻只有後者的五分之一,而且一套裡需要的光罩數量還在增加。換新光罩廠設備又要比6英寸老設備貴20%到100%。主講人把這筆賬甩給晶圓代工廠和它們的客戶——Nvidia、AMD甚至OpenAI、Anthropic——但也承認眼下EUV市場有多熱,沒人知道幾年後AI產業的泡沫還在不在。
原話 · 已逐字校驗
My informal evaluation is that it sucks to start.
我的非正式評價是:這個方案一開始就很糟糕。
the looks on the faces of TSMC people when I mention stitching are much like the look that I make when my dad tells me that I should just lose a few kilograms.
我一提拼接,TSMC那邊人臉上的表情,就跟我爸讓我減幾公斤時我臉上的表情一模一樣。
ASML has been publicly banging a double-sized mass drum as early as October 2024 when CEO Kristoff Fuket said that it was a no-brainer.
ASML早在2024年10月就公開為大光罩搖旗吶喊,當時CEO Kristoff Fuket(即Christophe Fouquet)說這是顯而易見的選擇。
Virtually everything is going to have a single source.
幾乎每一樣東西都只會有單一供應來源。
UV massets not only cost six times that of regular optical mass sets, but also last a fifth as long.
EUV光罩套不僅成本是普通光學光罩套的六倍,壽命還只有後者的五分之一。
數字與實體
| 低NA EUV數值孔徑 | 0.33 | 1:02 |
| 高NA EUV數值孔徑 | 0.55 | 1:02 |
| 高NA EUV機臺傳聞成本 | 3.5億美元,對應20到40兆瓦算力 | 3:05 |
| 6×12in光罩帶來的掃描儀產能提升 | 23%到50% | 5:06 |
| 配6×12in光罩的低NA EUV理論產能 | 每小時450片晶圓或更高 | 6:06 |
| 新光罩廠設備漲價幅度 | 比6英寸老設備貴20%到100% | 13:15 |
| EUV光罩套成本與壽命(對比傳統光學光罩) | 貴6倍、壽命僅為1/5 | 16:16 |
| 大光罩量產時間表 | 2031年試產線,2033年全面量產 | 0:02 |
術語
- NA (numerical aperture)數值孔徑
- 衡量光學系統收集聚焦光線能力的無量綱數值,越高分辨率越好
- High NA EUV高數值孔徑極紫外光刻
- ASML下一代光刻機,分辨率更高但單次曝光視場更小
- stitching拼接曝光
- 把兩次半場曝光拼成一個完整芯片圖案的做法
- photomask blank光罩毛坯
- 尚未刻上芯片圖案的空白光罩基板
- pellicle保護膜
- 覆蓋光罩表面、防止顆粒落塵導致印刷錯誤的薄膜
- LTEM (low thermal expansion material)低熱膨脹材料玻璃
- 光罩基板用的耐高溫變形玻璃材料
收聽指南
關心先進製程產能瓶頸的芯片行業從業者、半導體投資人,及想懂EUV光罩經濟學的工程師。
7:09-9:09光罩鍍膜工藝細節可跳,不影響理解產業邏輯。