为摩尔定律续命30年EUV究竟意味着什么

前面咱们讨论过量子核算光亮而悠远的未来，回归实际之中，咱们仍是只能依托经典核算来处理当下的核算需求。

所以，科学家们也在尽力给摩尔定律续命。其间一项极为要害的技能，便是——EUV极紫外光刻。

曩昔一两年的时刻里，EUV没少在工业中刷存在感。三星、台积电、英特尔等都在力争上游地将EUV投入芯片量产，中芯世界斥资1.2亿美元买入EUV光刻机成了大新闻，日本对韩国的半导体禁令中，EUV光刻胶更是被重视的焦点……

这项技能凭什么被称为摩尔定律的救星，又是否来到了最好的运用节点呢？

EUV上台：为摩尔定律再续一秒

核算才干看芯片，芯片功用看光刻，那光刻技能看什么，在很多工艺中，大多数工业人士给出的答案，便是EUV。

所谓EUV，指的是波长13.5nm 的极紫外光，比较于当时干流光刻机用的193nm光源，EUV的光源只要十五分之一，能够在硅片上刻下更小的沟道。

业界描述EUV的详尽程度，就好像从地球上宣布的手电筒光线，精准地照耀到一枚月球上的硬币相同。这么苛刻的工艺要求，真的有必要吗？

（EUV光刻与ARF光刻的显影效果比照）　

咱们知道，IC芯片的制作就像是用乐高积木盖房子，借由一层又一层的堆叠，搭建出一个杂乱的“立体结构”。假如把芯片放到显微镜下，会看到一个和超级城市相同丰厚的细节：高达七八层的马路，散布着几百万座建筑物，几亿扇门窗一秒钟要开关上亿次，每一次都有必要准确无误……

这个杂乱的建构进程，在很长一段时刻，都是由193nm的光源来完结的，但移动智能的高速开展，要求不断在更小的芯片上集成更多的晶体管，天然就要寻觅更高精度的东西，EUV也就顺其天然地上台了。

比方运用了台积电7nm+ EUV工艺制程的麒麟990，就得以在芯片面积根本不变的条件下，晶体管数量从69亿暴涨到103亿，也因而成为现在业界最小的5G手机芯片。

当然，咱们都知道摩尔定律并不只仅功用的提高，另一个约束是本钱的下降。所以，“规矩救星”还有必要担负起省钱的重担。EUV刚好契合这个要求。

光刻机的作业进程中，必不可少的便是曝光。简略来说便是用光线照耀硅片，让未受掩模遮挡部分的光刻胶发作曝光反响，这样才干将石英掩模上的电路图显影到硅片上，以便后续进行刻蚀、去胶等一系列工序。

而要出产7nm乃至5nm的芯片时，以往选用的ArFi LE4 Patterning或是ArFi SAQP往往需求4次乃至更多的曝光才干完结。而EUV只需求1个光罩、1次曝光就搞定了，能够直接下降大批量出产的本钱。

换句话说，EUV不只刻录精度更高，也会让芯片的价格更廉价，无怪乎会被看做是仅有可行的解救摩尔定律的办法了。

现在，一些首要的芯片代工厂如台积电、三星也都开端在其大批量出产线中运用EUVL来处理逻辑7nm的芯片。这是否阐明，咱们很快就能够凭仗EUV迎来5nm、3nm制程的新时代呢？工作明显没有那么简略。

山高水远，道阻且长：

EUV的打怪晋级之路

看来，经典核算机最终的庄严既要靠EUV来保卫了。不过，能否在实际中真实规模化运用，才决议了其是否真的能改动摩尔定律的命运。现在，职业界能够完结EUV芯片安稳量产的并不多。

比方前不久三星的EUV工艺就翻车了，选用7nm LPP EUV制程工艺出产的三星9825芯片能效不升反降。

现在看来，EUV的运用约束首要会集在三方面：

首要便是一些尚待处理的技能问题。

比方EUV设备有必要在超洁净环境中运转，假如有一点尘埃掉到光罩上，都会带来直接的出产良率问题。但EUV所用的光罩和传统193nm光刻的光罩彻底不同。现在EUV的光照良率仅为64.3%，而干流光照的良率则高达94.8%，想要提高EUV芯片的成品率，资料技能、流程操控、缺点查验等都是需求霸占的问题。

即便在技能上到达要求，缺少满足吸引力的收益率，也很难让客户发生迁移到新技能的动力。而现在看来，选用EUV技能的出产本钱也非常昂扬。

一方面，最新的EUV机器价格往往超越1亿欧元，是惯例193nm 光刻机价格的二倍多；就算收购完结，还需求多台747飞机来运送整个体系。由于功率极高，EUV设备出产时耗费的电力也远超现有机器。并且，即便运用EUV光刻机，7nm、5nm制式的出产也需求在一些要害杂乱的图层中运用两层图形乃至多重图形曝光，才干削减缺点的数量，无形中又进一步增加了本钱。

除此之外，EUV也对半导体供应链上的人员提出了巨大的要求。比方光子击中抗蚀剂并引起反响，每次的呼应都可能不同，这就会导致芯片随机呈现缺点，要操控它比传统光刻机愈加困难，工程师们也需求必定时刻的磨合才行。

所以说，虽然现在英特尔、台积电、三星和GF等都在活跃预备7nm工艺，但要成功用上EUV明显仍是一件比较小众的成果，手持藏宝图的探究者仍然百里挑一。

打破算力天花板：

EUV究竟改动了什么？

虽然EUV间隔全面走进工业端还有一段路要走，但这并不阻碍咱们以它为坐标系来从头设想核算的未来。

首要，在5nm、3nm等节点上启用EUV技能已经是必备之选。首先度过与运用的磨合期，就意味着能在AI+5G布景下占有职业高点，并将马太效应继续扩大。比方台积电就凭仗首先完结7nm工艺而获得了很多的订单，并借此分摊了巨额的研制费用与投入。在技能地域化的当下，我国芯片厂商能否捉住这个新的技能节点兴起，EUV便是战略性的一步。

假如咱们将移动智能看做一场未来之战，那么拿到最强悍的兵器还不行，怎么运用才干发挥最大的功率，只要在实战中不断地堆集经历才干真实修炼好尖端武功。从这个视点看，EUV也正在从头划定手机厂商的起跑线。

比方三星7nm EUV工艺呈现推迟，就直接导致高通5G芯片无法按期供货，对很多依靠供应链的手机厂商形成连环反响，而首先推出并搭载了5G SoC芯片的华为Mate30，则得以凭仗在CPU与GPU功用上的巨大距离，首先敞开5G商用场景的功用探究，让用户开端品味技能的甜美。

而详细到用户端，EUV技能作为核算才干的根本保障，也能够起到对智能硬件的直接推进效果。

咱们知道，今日要在移动终端上完结高功用的AI辨认、推理等使命，受限于芯片的体积与处理才干，往往需求上传到云端来完结。这一方面约束了许多运用遍及的可能性，比方VR、高精度视频等等；一起也简单由于云到端的进程，导致隐私走漏、数据推迟等一系列危险。想要翻开人工智能在终端的想象力与商业价值，EUV对芯片能效的直接晋级，将是量子核算到来之前，全部故事的条件。

假如说智能社会将是一片海量智能设备与运用构筑的梦境花园，那么EUV技能则是浇筑出巩固砖石的根底。所以，虽然打破摩尔定律天花板这个使命负重致远，却是一条有必要通关的重要路途。