追赶摩尔定律代价愈发高，第二代EUV设备耗资这么多？

在第一套极紫外光(EUV)微影设备正式出货之前，荷兰半导体设备大厂ASML透露了产业界期待已久的后续计画；该公司表示将投资并与光学大厂蔡司(Carl Zeiss )合作，推出数值孔径(numerical aperture，NA)高于0.5的版本，但该新一代设备要到2024年以后才会量产。

ASML表示准备投资20亿美元进行上述新设备的开发，将以11亿美元现金收购蔡司24.9%的股份；此外ASML将一次投资约2.44亿美元在合作研发专案上，并在接下来六年于资本设备以及其他需求方面加码投资6亿美元。

上述合作案再一次说明了半导体产业界追赶摩尔定律(Moore's Law)的任务，是如何地越来越复杂、得付出的代价也更高。目前最先进的晶片线宽小至35奈米，而第一代EUV系统将采用0.33NA的光学镜片实现约13奈米的线宽；而0.5NA版本将能实现约8奈米的线宽。

市场研究机构VLSI Research总裁Risto Puhakka表示：「ASML在以往不曾直接投资供应链上的任何厂商，而且是收购那么大比例的股份；这显示要打造新一代的系统是个高风险任务，同时显示投资了大笔资金的ASML确实信心满满。」

除了宣布与蔡司的合作案讯息，ASML也表达了对其即将准备支援量产的第一代EUV系统之乐观预期；该公司执行长Peter Wennink表示：「预期到2018年，将有第一批采用现有技术之EUV扫描机的晶片在我们的客户生产线上量产出货。」

那些第一代以EUV微影设备量产的晶片，会是采用ASML将在明年正式出货、预期吞吐量可达每小时125片晶圆、微影叠对(overlays)误差容许度在3奈米以内的NXE:3400B系统；在最近的分析师会议上，ASML表示目前有4家逻辑晶片制造商、2家记忆体晶片制造商公开表示他们将在2018年左右采用0.33NA的EUV系统进行量产。

至于0.5NA系统预期将达到每小时185片晶圆产量，叠对误差容许度小于2奈米；在新一代的设备问世之前，ASML期望推出0.33NA系统的升级版，可支援每小时145片晶圆产量。

图表中2018年的星星符号数量代表将采用EUV设备量产的晶片厂商数量，在2024年的星星符号则是代表ASML预期届时将推出0.5NA系统

投资庞大成本将带来的庞大优势

尺寸差不多有一间小房间那么大的EUV系统，预期要价超过1亿美元；而今日最高价的步进机一台是6,000万美元起跳。ASML表示，该公司对蔡司的投资也是考量到了下一代光学零件所需的成本。

高度复杂的EUV系统是为了生产密度更高晶片之精细电路所需，但开发时程比预期延迟许久；以现有的浸润式步进机制造目前最高密度的晶片，得以两重或三重光罩才能实现，才能实现在技术上超越其光学设计限制的电路图形。

ASML预计明年正式量产第一代EUV系统NXE:3400b，接下来的新一代平台则是0.5NA系统

采用今日的浸润式步进机需要以三重或四重光罩才能实现的电路图形，若采用0.33NA的EUV系统预期只需要单一光罩步骤就可完成；不过半导体制程若再继续往更细微节点迈进，就算采用EUV设备也可能需要多重图形步骤，因此会有0.5NA设备需求。

ASML技术长Martin van den Brink在新闻声明中指出，新一代(0.5NA)系统将：「可在次3奈米节点为晶片制造商避免复杂且昂贵的0.3NA系统多重图形步骤，以单次曝光支援高生产力，并可降低单位成本。」

VLSI Research的Puhakka表示，工程师们广泛预期，在第二代EUV系统于2024年左右问世以前，还是得使用0.33NA系统进行多重图形：「很多人预期EUV系统也会需要采用多重图形方案，只是需要多少重图形、以及需要多久时间？」

尽管面临许多挑战，ASML仍看好EUV微影设备在先进半导体制程领域的长期成功。做为交易的一部分，未来蔡司每年需要个别支付股息给自家母公司的股东以及ASML的股东，而ASML将视其投资结果：「延长其股份回购(share buy-back)计画的暂停时间； 」ASML的资金将大部分应用于蔡司德国据点。