配备EUV技术的6nm！紫光展锐发布新品牌5G芯片

2021年05月12日 11:43:47 来源：中文科技资讯

　　展锐唐古拉品牌下的两款5G芯片T770和T760，均采用6 nm EUV工艺，为什么要强调EUV?

　　“只有引入EUV技术的6nm才是真正的6nm”，这项技术也将伴随未来可能的5nm、4nm、3nm、2nm、1nm一路前行。

　　自1965年英特尔创始人之一的戈登·摩尔提出摩尔定律以来，半导体领域就一直在遵循着“当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目,大约每隔18个~24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍”的规律前行。技术人员一直在研究开发新的IC制造技术，以缩小线宽、增大芯片的容量。

　　EUV光刻机的出现，就是一个重大突破。它实现了高速、低功耗和高集成的芯片生产工艺，满足了5G高性能、超带宽、低时延和海量连接的需求。

　　图片来源：台积电陈平在紫光展锐2020春季线上发布会演讲

　　这么厉害的EUV，原理是什么?

　　光刻技术基本上是一个投影系统，将光线投射并穿透印有电路的光罩，利用光学原理将图形打在已涂布感光剂的硅晶片上，进行曝光，当未曝光的部分被蚀刻移除后，图样就会显露出来。

　　在光刻技术中，提升分辨率的途径主要有三个：一是增加光学系统数值孔径;二是减小曝光光源波长;三是优化系统。EUV相较于DUV，把193nm波长的短波紫外线替换成了13.5nm的“极紫外线”，在光刻精密图案方面自然更具优势，能够减少工艺步骤，提升良率。

　　EUV技术的究竟难在哪儿?

　　光源产生难:

　　193nm紫外线的光子能量为6.4eV(电子伏特，能量单位)，EUV的光子能量高达为91~93eV!这种能量的光子用一般的方法是射不出来的，激光器或灯泡都不行，它的生成方法光是听起来就非常变态，这需要将锡熔化成液态，然后一滴一滴地滴落，在滴落过程中用激光轰击锡珠，让其化为等离子态，才能释放“极紫外光”。这样的光源用久了就会在里面溅很多锡微粒，必须要定时清洁才行。

　　图片来源：Cymer: Extreme Ultraviolet(EUV) Lithography Light Sources

　　发光过程难:

　　EUV不仅能量高，对物质的影响也极其强大，它们可以被几乎任何原子吸收，所以传播路径必须是完全的真空。要想让EUV聚焦到合适的形状，只能用这种用6面凹面镜子组成的系统——EUV/X射线变焦系统(EUV /X-Ray focusing systems)。

　　有效功率转化率低:

　　可是就算是镜子，每一面镜子都会吸收30%的EUV，整个系统里有4个镜子用于发光系统，6个镜子用于聚焦系统。EUV光罩本身也是一个额外的镜子，形成了11次反射。这个过程中，只有大约2%的EUV来到了晶圆上。因为效率低，所以需要的功率也大辐上涨。ArF光源平均的功率为45W，而EUV的平均光源功率为500w!

　　成本太高：

　　最先进的EUV光刻机售价高达1亿欧元一台，是DUV光刻机价格2倍多，采购以后还需要多台747飞机才能运输整套系统。

　　此外，EUV光刻机必须在超洁净环境中才能运行，一小点灰尘落到光罩上就会带来严重的良品率问题，并对材料技术、流程控制、缺陷检验等环节都提出了更高的要求。最关键的是，EUV光刻机还极度耗电，它需要消耗电力把整个环境都抽成真空(避免灰尘)，通过更高的功率也弥补自身能源转换效率低下的问题，设备运行后每小时就需要耗费至少150度的电力。

　　除此之外，次级电子对光刻胶的曝光、光化学反应释放气体、EUV对光罩的侵蚀等种种难题都要一一解决。这就导致很长时间里EUV的产量极低，在之前公开的资料里，EUV的产量只有日均1500片。