台积电与 ASML 9 月 8 日宣布发起产业合作,把 High NA EUV 使用的光掩模从现行的 6 英寸规格转向 12 英寸。目标写得很明确:提高设备产出率、降低芯片制造成本、消除拼接限制。
时间表分三个节点。2030 年,台积电计划把 High NA 用于先进制程的高产量制造;2031 年建立 12 英寸掩模试产线;2033 年,12 英寸 High NA 光刻系统进入先进制程生产。
拼接限制是什么
这件事的技术起点,是 High NA 机台的曝光视场比上一代小了一半。
数值孔径提高到 0.55 带来了更细的分辨率,代价是单次曝光能覆盖的面积减半。对手机 SoC 这类芯片影响有限,对面积动辄接近甚至超过掩模版极限的 AI 加速器就不是小事:芯片要拆成两块分别曝光再拼起来,也就是所谓的 stitching。拼接会引入对准误差,也让设计和良率同时变复杂。
12 英寸掩模把可用面积做大,等于把这道限制往后推。ASML 总裁兼 CEO Christophe Fouquet 在公告里给的路径是渐进的:
“We expect High NA EUV adoption to gradually increase, first using existing 6-inch masks, followed by further support from 12-inch masks.”
台积电董事长兼 CEO 魏哲家的表述则落在合作本身上,大意是行业合力解决复杂问题时能释放单个公司做不到的可能性。
这笔账怎么算
掩模换尺寸不是换个玻璃板那么简单。掩模基板、写入设备、检测和修复设备、光罩盒、机台内的传送机构,整条配套链都要重做一遍,这也是为什么试产线要排到 2031 年。
省下来的钱在两头。一头是拼接消失后节约的设计和良率成本,这部分对大芯片最明显;另一头是产出率,同样的曝光次数覆盖更大面积,单位晶圆的机时下降。按目前公开的信息,两边具体能降多少都没有数字,ASML 和台积电都没有给出量化口径。
需要盯的是 2030 到 2033 这三年(粗算:按公告给出的两个节点相减)。台积电说 2030 年就要用 High NA 做先进节点量产,但那时候只有 6 英寸掩模可用,大面积 AI 芯片要么继续拼接,要么在设计上避开这个尺寸。等到 12 英寸系统真正进产线,已经是三年之后。这段时间里,最贵的那一类芯片(训练卡、大容量 HBM 基座、超大 die 的加速器)成本结构不会因为这次合作而改变。
对国内产业链来说,这条消息的意义更靠间接一层。12 英寸掩模一旦成为 High NA 的标准配置,掩模制造、检测和修复这些环节的门槛会跟着抬高一档,而这几个环节的国产化进度本来就慢于光刻本体的讨论热度。
参考来源:ASML 官方新闻稿、CocoLoop、荷兰 NRC;三个时间节点与两处引语以 ASML 公告为准,降本幅度双方均未披露。