造价1.5亿美元，ASML下一代EUV光刻机曝光

图：正在进行光刻的晶圆

位于美国康涅狄格州郊区的一间大型洁净室里，工程师们已经开始为一台空前强大的机器制造关键部件，而这台机器有望让芯片制造行业沿着摩尔定律至少再走上10年时间。

该光刻机组件使用的新技术能够极限降低紫外线波长，从而尽可能缩小所制造的芯片元件尺寸（线宽），从而提高单位面积的性能。

这些组件将在半年后被运输、组装成为ASML的新一代EUV光刻机——一座体积有一辆公共汽车那么大、造价1.5亿美元的庞然大物。

图：光刻机的体积和内部结构

整个机器包含10万个部件和2公里长的电缆。为保证运输安全，每台机器的发货需要40个集装箱、3架货机或者20辆卡车才能完成，当前只有台积电、三星和英特尔等少数公司才能买得起这种机器。

“这真是一台不可思议的机器，”麻省理工学院研究新型晶体管架构的教授Jesús del Alamo说。“这绝对是一款革命性的产品，是一项突破，将给芯片行业带来新的生命......我认为摩尔定律仍将持续相当长一段时间。”

在康涅狄格州的工厂里，工程师们将一块巨大铝材雕刻成框架，最终让光罩以纳米级的精度在其间移动，反射极紫外光束。这些光束利用几面镜子来回反射，以惊人精度反复修饰打磨，在硅片上蚀刻出只有几十个原子大小的特征图案。

图：ASML当前型号用于制造3nm芯片

据悉，造好的组件将于2021年底运往荷兰的维荷芬（ASML总部及制造基地），然后在2022年初安装到新一代EUV光刻机的第一台原型机中。

英特尔表示，预计将在2023年下线第一批芯片。凭借比以往任何机器更精密的制造能力，每颗芯片的晶体管规模都将再上一个台阶，这台机器在未来几年所生产的芯片都将创造历史。

乔治敦大学研究芯片制造的研究分析师威尔·亨特（Will Hunt）表示，EUV光刻机的每个部件都“极其复杂，复杂得令人吃惊”。“没有阿斯麦的机器，就不可能制造出先进芯片。”“很多东西都要经过年复一年的调整和试验，而这些都是非常困难的。”

“说实话，没有人真的想用极紫外光，”行业研究公司Real World Technologies芯片分析师David Kanter说。“它比原计划晚了20年，超出预算10倍。但如果你想制造非常致密的结构，它是你唯一的工具。”

某种意义上，光刻机就是人类通往未来的工具之一。

就像戈登·摩尔在1975年的演讲上提到的，“当一颗芯片上有了1万个晶体管，人们有什么不能做呢？”