最贵光刻机，台积电终于买了，推动光罩走向12英寸

据彭博社报道，ASML Holding NV 已赢得多家顶级芯片制造商的承诺，将采用其最新的半导体生产设备，同时还达成了一项更广泛的协议，以满足市场对更强大的人工智能技术的激增需求。

三星电子和台积电计划分别于 2028 年和 2030 年开始采用这家荷兰公司的高数值孔径 EUV 光刻设备进行大规模生产，届时它们将与英特尔公司一起，使用每台价值高达 4 亿美元的设备。三星是领先的内存芯片制造商，而台积电则是为英伟达和苹果等公司定制芯片的领先生产商。

这四家公司还同意对光掩模（半导体生产的关键组件）的技术规格进行一项深奥但至关重要的变革。该集团计划将目前标准的 6 英寸光掩模升级到 12 英寸版本，旨在提高生产效率并降低成本，以满足行业竞相满足人工智能需求的快速增长。光掩模类似于用于反复印刷相同图像的木刻版画，只不过它们是用光在硅晶圆上进行印刷。

尽管长期以来人们一直认为转向更大尺寸的光掩模既复杂又昂贵，但此次协同推进有望为芯片生产带来显著效益。ASML首席技术官Marco Pieters表示，这项新技术可以将高数值孔径（High NA）设备的产能提高40%，同时简化设计流程。

“这是一个巨大的机遇，当然也意味着生产效率的显著提升，”Pieters在一次采访中说道。

ASML是全球唯一一家能够生产极紫外（EUV）光刻设备的公司，这些设备是制造世界上最先进的人工智能加速器和类似芯片所必需的。该公司于2019年推出了低数值孔径（Low NA）EUV设备，并一直与客户合作，帮助他们采用更先进的高数值孔径（High NA）设备。

台积电的工厂为英伟达、AMD和高通等众多客户生产芯片，该公司一直谨慎地采用成本更高的设备，认为生产效率的提升尚未足以抵消成本。

然而，台积电现在宣布，将从2030年开始采用基于现有6英寸光罩的高数值孔径（High NA）系统。根据周二发布的一份声明，两家公司计划在2031年前建成一条用于生产12英寸光刻机的测试线，并最终在2033年前将该技术应用于高数值孔径设备的量产。

“台积电始终坚信，合作的力量能够帮助我们克服技术障碍，避免其演变为半导体行业的经济障碍。”首席执行官魏哲家在声明中表示。

三星是一家提供逻辑芯片代工服务的公司，也是全球最大的内存芯片制造商之一。该公司计划在2028年开始使用ASML的高数值孔径（High NA）光刻机生产计算机内存。这家韩国公司在另一份声明中表示，将“与行业伙伴紧密合作，开发所需的掩模技术和配套基础设施”。

目前，由于人工智能数据中心运营商的巨大需求，全球内存芯片短缺，推高了整个电子行业的价格。

英特尔已经接收了高数值孔径光刻机，该公司正努力从自主生产芯片转型为外包生产供应商。英特尔表示，它已经能够向潜在客户介绍这项技术的优势。三年来，该公司一直在推动向更大尺寸掩模的转型。

台积电重新采用尖端芯片制造工具对ASML的增长至关重要。据彭博社汇编的数据显示，这家台湾公司贡献了ASML约16%的营收。三星和英特尔不断增加的投入意味着这家荷兰公司的三大客户都已开始采用这项技术。

ASML的Pieters表示：“这是高数值孔径（High NA）技术在大批量生产中应用的一大进步。这是一个重要的里程碑，客户开始意识到这些系统相比多重曝光策略的优势。”

Pieters指出，随着芯片制造技术向下一代发展，客户预计需要高数值孔径技术的层数将会增加，因此“他们也意识到可以增大掩模尺寸”。

光刻技术是利用光在沉积于硅片上的材料上刻蚀出图案的过程。然后，用其他材料填充这些图案，形成晶体管和连接，从而赋予器件各种功能——主要是数据处理和存储。为了缩小芯片尺寸，业界不得不探索更加先进的技术。例如，ASML 最先进的设备就采用了极紫外线作为光源，这种光线在地球上自然界并不存在。

沿用数十年的 6 英寸光掩模的限制，导致了诸多妥协，阻碍了人工智能数据中心计算机关键部件的改进。由于无法增大单个芯片的尺寸，各公司转而采用垂直堆叠和复杂的接口设计，这无疑增加了芯片制造和部署的复杂性和成本。

台积电和ASML官宣合作

ASML和台积电宣布了一项合作计划，旨在引领半导体行业向更大尺寸的极紫外（EUV）光刻掩模过渡。

虽然高数值孔径（High NA）EUV光刻技术仍将应用于目前6英寸掩模的生产，但向更大尺寸的12英寸掩模过渡预计将进一步提高晶圆厂的生产效率，降低芯片制造成本，并消除拼接限制，从而惠及整个半导体行业。这将使先进芯片制造商能够充分利用高数值孔径EUV光刻技术的优势，使未来几代尖端芯片更具成本效益。

ASML总裁兼首席执行官Christophe Fouquet表示：“我们预计，随着器件尺寸的不断缩小，高数值孔径EUV光刻技术的应用将逐步增加，首先将使用现有的6英寸光刻掩模，然后进一步推广到12英寸光刻掩模，这将显著提高扫描仪的生产效率，并使业界能够满足对更小、更快、更节能芯片的需求。我们很高兴看到半导体制造商、光刻掩模供应商和合作伙伴对这项计划给予了强有力的支持。”

台积电董事长兼首席执行官魏哲家博士表示：“我们始终坚信，当整个行业携手解决复杂问题时，就能释放出任何一家公司单打独斗都无法实现的潜力。通过汇聚整个行业价值链的专业知识，我们希望通过持续创新，降低门槛，让先进解决方案得以大规模普及，从而持续为用户带来尖端技术的优势。”

台积电计划从 2030 年开始在先进节点的大规模生产中使用 ASML 的高数值孔径 (High NA) 技术。随着技术节点的进步，台积电预计需要高数值孔径 EUV 光刻技术的层数将会增加，这主要是由于人工智能应用所需的晶体管架构日益复杂所致。

9月7日，在加州蒙特雷举行的SPIE BACUS年会前夕，ASML和台积电宣布启动一项全行业合作计划，旨在推动向12英寸光掩模的过渡。该计划的目标是在2031年前建成一条12英寸掩模试验生产线，为12英寸高数值孔径（High-NA）光刻系统在2033年前进入先进节点量产铺平道路。

为了强调业界的广泛支持，主要生态系统合作伙伴和供应商出席了此次活动，并表达了他们对这一转型的兴趣。