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ASML 推出无掩模光刻机只是时间问题

2025-07-03


分析指出,ASML 很可能在未来几年将其搁置的无掩模光刻(Maskless Lithography)技术重新启用并推向市场。尽管这一判断基于观察者的直觉,但有充分依据支持该观点。

2000年后不久,ASML 曾对无掩模光刻技术的可行性展开深入研究。此举源于当时芯片光刻技术面临的瓶颈:采用氟化钙光学元件和157nm激光光源的设备开发困难重重(最终于2003年废弃),浸没式光刻(Immersion)技术尚处于萌芽阶段,而极紫外光刻(EUV)的前景仍高度不明朗。


回顾25年前,ASML 总部所在地费尔德霍芬(Veldhoven)曾就技术战略方向进行激烈辩论。除评估157nm、浸没式和EUV路径外,探讨通过逐像素投影芯片图案(或其部分)的经济可行性也被视为有价值的选项。彼时,掩模(光罩)成本呈指数级攀升,芯片互连层数持续增加。采用无掩膜技术,芯片制造商有望切入新的细分市场:小批量ASIC生产将更具可行性;该技术甚至可能促使FPGA客户转向为特定应用生产更廉价、快速且节能的定制芯片。

基于此,ASML 与瑞典 Micronic 公司达成合作,由后者开发用于无掩模设备的微镜阵列。然而,该项目最终搁浅。ASML 时任技术负责人 Martin van den Brink 评估认为,该技术面临的挑战甚至超过同期 EUV 的难度,主要障碍在于满足严苛的高产能要求。因此,这项“微缩打印”技术被 ASML 暂时封存。

在此后一段时间,研究合作伙伴荷兰国家应用科学院(TNO) 持续进行相关研发,直至约2020年后端设备供应商 Onto Innovation 表示出收购意向。这家由 Nanometrics 和 Rudolph(分别贡献光刻与量测技术)合并而成的公司,是成功的后端步进式光刻机(Stepper)供应商,虽对技术感兴趣,但最终未达成交易。

市场条件趋于成熟
综合行业观察,多个因素表明 ASML 在未来数年推出无掩模光刻设备具有高度可能性:

  1. 技术可行性提升:历经25年计算能力和存储技术的飞跃,利用高性能计算机精确控制微图案打印已具备现实基础。规模相对较小的 EV Group 于去年5月率先宣布推出计算机控制的无掩模微曝光机(Microscanner)用于后端封装即是佐证。

  2. 企业战略转型:在 Christoph Fouquet 领导下,ASML 正为其新发展阶段进行深度布局。面对摩尔定律经济效能的减弱,该光刻巨头着力在其他领域创造价值,例如通过其量测系统和整体解决方案强化工艺控制能力。

  3. 后端市场聚焦:自 XT260 i-line 光刻机发布以来,ASML 对半导体制造后道环节的关注已显而易见。其正积极进军快速增长的先进封装市场(详见本刊背景分析)。行业共识认为,未来数据中心、PC、服务器及汽车的计算引擎将高度依赖多芯片集成系统。提供能完美互连这些 IC 的设备将成为制胜关键。

与无掩模光刻早期阶段类似,在先进封装中采用小芯片(Chiplet)虽是简洁理念,但因对精度和洁净工艺的极端要求而实施难度巨大。该领域的主导力量是 IC 制造技术领导者——台积电(TSMC)。目前,这家中国台湾代工厂正为英伟达(Nvidia)、博通(Broadcom)、英特尔(Intel)和 AMD 等客户在各种 AI 系统中部署先进键合技术。

在先进封装领域,台积电的主要设备供应商 ASML 和 Besi(联合合作伙伴应用材料/Applied Materials)被认为占据优势。然而,竞争格局远未定型,尤其考虑到台积电在尖端光刻领域应对垄断供应商的历史经验。后道光刻环节,佳能(Canon) 是重要参与者;晶圆键合领域则面临 ASM 太平洋(ASMPT) 和日本 东京电子(TEL) 等强劲对手。长期客户关系固然重要,但最终所有供应商需以技术实力证明自身价值。

无掩模技术的战略价值
分析认为,无掩模光刻对 ASML 具有显著战略意义:

  1. 深厚技术积淀:早在25年前,该公司已利用该技术实现1微米线宽制程。作为参照,佳能顶级(掩模式)后道 i-line 步进式光刻机分辨率为0.8微米。

  2. 契合新兴需求:AI 芯片市场存在大量高价值客户。数据中心虽采购量有限,却愿为 AI 加速芯片支付溢价。除传统芯片大厂外,谷歌、Meta、微软等超大规模计算公司正开发自研 AI 芯片及系统——这些中小批量订单要求极高性价比和可靠性的封装方案。无掩模技术有望成为高效构建此类系统中多芯片/小芯片间互连的理想选择。

    原文链接:https://bits-chips.com/article/asmls-maskless-scanner-is-a-matter-of-time/

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