2020年3月25日，三星電子（Samsung Electronics）公開(kāi)透露，在半導(dǎo)體生產(chǎn)的主要工序中首次采用了新一代“EUV（極紫外線）”光刻設(shè)備的量產(chǎn)線。成為在半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域，全球首家使用EUV光刻設(shè)備。

EUV是波長(zhǎng)只有13.5納米（納米為10億分之1米）的極短極紫外線。EUV光刻設(shè)備被用于在硅晶圓上刻出半導(dǎo)體線路的重要工序，能夠以更短時(shí)間刻畫(huà)出細(xì)微電路，從而降低制造成本。

EUV極紫外光刻機(jī)一直是全球芯片制造商最為心儀的神品，三星電子一直有興趣引進(jìn)EUV極紫外光刻機(jī)，但是迫于業(yè)績(jī)形勢(shì)，總是下不了決心，到了2020年3月25日，終于耐不住寂寞，對(duì)外公布了引進(jìn)新一代EUV極紫外光刻機(jī)的事情。

新廠落成前▼

新廠落成后▼

對(duì)于EUV極紫外光刻機(jī)的熱衷，如全球半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)型制造企業(yè)TSMC臺(tái)積電，屬于全球引入EUV極紫外光刻機(jī)非常積極的，到目前為止臺(tái)積電在發(fā)展5nm、7nm、10nm等工藝上，一直都對(duì)EUV光刻機(jī)十分器重，當(dāng)然也為此帶來(lái)了非?？捎^的收獲。所謂大投入大風(fēng)險(xiǎn)自然有大收獲。

如此來(lái)看，在芯片制造工藝的創(chuàng)新引入上，臺(tái)積電明顯更為積極，而三星電子這樣的保守派也積極引入新一代EUV極紫外光刻機(jī)，這對(duì)于全球半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了利好消息。

只是在2019年8月臺(tái)積電就已經(jīng)對(duì)外宣布，N7+ 7nm+工藝已經(jīng)大批量供應(yīng)給客戶，也就成為該公司乃至全產(chǎn)業(yè)首個(gè)商用EUV極紫外光刻技術(shù)的工藝。

EUV光刻采用波長(zhǎng)為10-14nm的極紫外光作為光源，可使曝光波長(zhǎng)直接降到13.5nm，從而可以更快推進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)研發(fā)，推動(dòng)更先進(jìn)工藝帶來(lái)更好性價(jià)比芯片產(chǎn)品的量產(chǎn)。

其實(shí)，在光刻機(jī)新技術(shù)引進(jìn)上，三星電子也做了鋪墊的。據(jù)2019年9月份外媒消息，Samsung Foundry三星晶圓廠在韓國(guó)京畿道華城（Hwaseong）建立了另一條生產(chǎn)線V1，該生產(chǎn)線從一開(kāi)始就為EUV工具設(shè)計(jì)，此后將大幅增加EUV光刻機(jī)的使用量。這家工廠將耗資6萬(wàn)億韓元（46.15億美元），預(yù)計(jì)2019年完工，2020年才會(huì)HVM大規(guī)模量產(chǎn)。不過(guò)，2020年3月9日消息說(shuō)韓國(guó)三星電子京畿道華城市（Hwaseong）芯片工廠在3月8日發(fā)生火情，雖然對(duì)芯片生產(chǎn)沒(méi)有造成影響，但也讓業(yè)界膽戰(zhàn)心驚了一下。

回顧一下，利用極紫外光刻技術(shù)進(jìn)行芯片商業(yè)化生產(chǎn)是從1985年開(kāi)始的，至今有33年的發(fā)展，對(duì)整個(gè)全球半導(dǎo)體制造行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了非常大的影響。最終，EUVL有望在生產(chǎn)復(fù)雜的芯片晶圓時(shí)減少多次曝光（multi-patterning），從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，提高產(chǎn)量，縮短周期時(shí)間。

這里大家可以了解一下多次曝光（multi-patterning），什么叫多次曝光（multi-patterning）？比如生產(chǎn)wafer（晶圓）時(shí)，如果實(shí)現(xiàn)一次曝光，那么一臺(tái)機(jī)器一天可以生產(chǎn)4000片wafer（晶圓）。一旦曝光次數(shù)增加，比如需要兩次曝光，那么這臺(tái)機(jī)器一天就只能生產(chǎn)2000片wafer（晶圓）。自然多次曝光（multi-patterning對(duì)產(chǎn)量、成本都有直接的影響。

但是，同樣位于韓國(guó)京畿道華城（Hwaseong）三星晶圓廠的S3生產(chǎn)線安裝了EUV設(shè)備，該廠仍有大量DUV（深紫外）光刻機(jī)設(shè)備。2018年10月，三星電子在S3生產(chǎn)線上使用了EUV光刻機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)7nm LPP制造工藝生產(chǎn)芯片，7LPP制造技術(shù)對(duì)移動(dòng)SoC設(shè)計(jì)的10LPE有一定優(yōu)勢(shì)。7nm LPP制造工藝技術(shù)使用了極紫外光刻（ EUVL： Extreme Ultraviolet Lithography ）制作選擇層，能夠減少每個(gè)芯片所需要的掩模數(shù)量，從而縮短芯片的生產(chǎn)周期。

進(jìn)一步分析來(lái)看，與10LPE相比，7LPP制造技術(shù)可以在同樣的復(fù)雜度下使面積減少40%，在同樣的頻率和復(fù)雜度下功耗降低50%，在同樣的功率和復(fù)雜度下性能提高20%。使用極紫外光刻技術(shù)對(duì)選定層進(jìn)行曝光，使三星能夠在下一代SoC中放置更多的晶體管，并降低其功耗，這對(duì)于未來(lái)旗艦智能手機(jī)中使用的移動(dòng)SoC來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常有說(shuō)服力的事情。

不過(guò)，該工廠同時(shí)還有多臺(tái)ASML Twinscan NXE:3400 BDUV（深紫外線）光刻機(jī)設(shè)備。當(dāng)時(shí)三星電子就想進(jìn)一步擴(kuò)大7LPP工藝技術(shù)產(chǎn)量，也就是需要擴(kuò)充更多的EUV光刻機(jī)，只是受制于業(yè)績(jī)帶來(lái)的投資預(yù)算有限，也就擱淺到了2019年底才得以實(shí)現(xiàn)。也是真不容易。業(yè)界的Arm、Mentor、Synopsys、Ansys、Cadence、SEMCO等合作伙伴都受益于S3生產(chǎn)線的7LPP制造技術(shù)。

后來(lái)，三星干脆單獨(dú)建立了一條基于EUV的生產(chǎn)線，一直到了2020年3月，三星電子真正宣布立足EUV光刻機(jī)技術(shù)的芯片制造才開(kāi)始批量生產(chǎn)。由此，到2020年底，三星7nm以下的EUV容量將增加兩倍，并在2020年在第一季度開(kāi)始從V1生產(chǎn)線推出第一批7納米和6納米的移動(dòng)芯片。

當(dāng)然V1是三星第一條致力于極紫外（EUV）光刻技術(shù)的半導(dǎo)體生產(chǎn)線，采用7納米及以下工藝節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)芯片。V1線于2018年2月破土動(dòng)工，并于2019年下半年開(kāi)始測(cè)試晶圓生產(chǎn)。它的第一批產(chǎn)品將在2020年第一季度交付給客戶。

三星電子在半導(dǎo)體領(lǐng)域有著技術(shù)領(lǐng)先和設(shè)計(jì)創(chuàng)新的基因，同時(shí)在芯片制造基礎(chǔ)設(shè)施上的專注。隨著三星加大生產(chǎn)，V1生產(chǎn)線將增強(qiáng)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的能力，并擴(kuò)大支持客戶的機(jī)會(huì)。

之前，三星芯片制程工藝將3nm都規(guī)劃了進(jìn)來(lái)。

V1生產(chǎn)線目前正在生產(chǎn)最先進(jìn)的移動(dòng)芯片，采用7和6nm工藝技術(shù)，并將繼續(xù)采用更精細(xì)的電路，直至3nm工藝節(jié)點(diǎn)。

到2020年底，按照三星的計(jì)劃，V1生產(chǎn)線的累計(jì)總投資將達(dá)到60億美元，7nm及以下工藝節(jié)點(diǎn)的總產(chǎn)能預(yù)計(jì)將比2019年增加兩倍。與S3生產(chǎn)線一起，V1生產(chǎn)線預(yù)計(jì)將在應(yīng)對(duì)快速增長(zhǎng)的全球市場(chǎng)發(fā)揮關(guān)鍵作用。

隨著半導(dǎo)體幾何尺寸越來(lái)越小，采用EUV光刻技術(shù)變得越來(lái)越重要，因?yàn)樗梢钥s小硅片上復(fù)雜模式的比例，畢竟5G、AI和汽車等下一代應(yīng)用的功能日益增強(qiáng)、復(fù)雜度持續(xù)提高，而芯片的尺寸要求持續(xù)縮小。

隨著V1生產(chǎn)線的投入運(yùn)營(yíng)，三星目前在韓國(guó)和美國(guó)共擁有6條生產(chǎn)線，其中包括5條12英寸生產(chǎn)線和1條8英寸生產(chǎn)線。

2019年三星電子研發(fā)支出20.1萬(wàn)億韓元，占營(yíng)收8.8%，只是在光刻機(jī)的引進(jìn)上需要加快具體應(yīng)用落地帶來(lái)生產(chǎn)降本增效。從中不難發(fā)現(xiàn)，三星電子的迎頭趕上，在2020年有望為全球半導(dǎo)體帶來(lái)上升勢(shì)頭，畢竟三星電子總體營(yíng)收規(guī)模來(lái)看，已經(jīng)位于全球第一，2019年的營(yíng)收將為229.52萬(wàn)億韓元，約1956億美元，約合人民幣1.35萬(wàn)億元。雖然比2018年業(yè)績(jī)下降明顯，但老大位置卻穩(wěn)坐住了。

此外，臺(tái)積電2019年全年?duì)I收346億美元，略高于2018年，約合人民幣2447億元。

雖然未來(lái)5年有能力投入先進(jìn)制程的晶圓代工廠除了臺(tái)積電、三星電子，也就只有英特爾了。但是目前三星電子也將英特爾甩在身后了，因?yàn)?019英特爾營(yíng)收719.65億美元，約合人民幣5089億元。

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