那么,为什么3nm工艺节点的实际金属半节距会是23nm呢?
首先,我们需要了解金属半节距的概念。金属半节距是指相邻金属线之间的距离的一半,它是衡量芯片工艺精细程度的重要指标。传统的栅极长度(Gate Length)只反映了晶体管的一个维度,而金属半节距则涵盖了更多的细节,如晶体管之间的互连和整体布局。
其次,光刻技术是影响金属半节距的关键因素。目前的EUV光刻机采用13.5nm波长的光刻光源,根据光刻原理,光源波长必须小于要刻蚀的图形尺寸才能实现精确刻蚀。因此,当前EUV光刻机能够实现的最小图形尺寸约为13.5nm,而3nm工艺节点的实际金属半节距为23nm就变得可以理解了。
根据ASML的PPT,我们来复盘总结下关键数据:
N3(3nm工艺)实际对应的金属半节距为23nm。
N2(2nm工艺)实际对应的金属半节距为22nm。
A14(1.4nm工艺)实际对应的金属半节距为21nm。
A10(1nm工艺)实际对应的金属半节距为18nm。
A7(0.7nm工艺)实际对应的金属半节距为18-16nm。
A2(0.2nm工艺)实际对应的金属半节距为16-12nm。
尽管3nm、1nm等工艺节点并不代表实际的物理尺寸,但这些节点名称仍然具有重要意义。它们大致反映了晶体管的密度和性能水平,同时也是市场营销的重要工具。了解这一点后,我们可以更理性地看待各大厂商的宣传。
ASML的EUV光刻机:推动芯片工艺进步的关键
ASML是全球唯一一家能够生产EUV光刻机的公司。EUV光刻机的问世,使得7nm及以下节点的芯片制造成为可能。2023年底,ASML向英特尔交付了首套High NA EUV光刻机,其数值孔径(NA)从标准EUV光刻机的0.33提升至0.55。这一提升使得光刻机的分辨率从13nm提高到8nm,大大提升了制造精度和生产效率。
未来,High NA EUV光刻机将支持2nm芯片的量产,到2029年有望支持1nm芯片的量产。更为先进的Hyper-NA EUV光刻机也正在研发中,预计将进一步推动芯片工艺的进步。
虽然中国目前尚未掌握最先进的EUV光刻机技术,但依靠现有的DUV(深紫外光刻)光刻机,已经能够满足中低端芯片的市场需求。DUV光刻机的成熟应用,使得28nm及以上节点的芯片制造得以顺利进行。通过多重曝光技术可以造出等效工艺7nm的芯片。