没有2亿美元别上 国产5G处理器首发6nm EUV到底有多强?

jinbh

来源: 快科技

目前上市的5G处理器还是7nm的，前不久紫光展锐发布了虎贲T7520，全球首发6nm EUV工艺，展锐表示没有2亿美元就别想做6nm芯片。

虎贲T7520则是基于马卡鲁2.0平台，单芯片集成5G基带。这也是继华为、高通、三星、联发科之后的5G SoC新势力，并且在技术工艺、通信能力、AI、视觉能力、续航能力、安全性等六大方面都具有突出的优势。

考虑到紫光展锐第一代5G芯片还是12nm工艺的，现在直接进入到了6nm EUV工艺，进步值得表扬，但在这背后势必也付出了极大的努力，资金、人员、时间投入不低。

那虎贲T7520处理器到底有多强大？尤其是6nm EUV工艺先进在哪里？紫光展锐刚刚发了一篇科普文章，介绍了6nm EUV工艺的先进特性。

根据紫光展锐所说，EUV工艺的难点主要在光源、发光、转化率、成本等问题上，其中最先进的EUV光刻机售价高达1亿欧元一台，是DUV光刻机价格2倍多，采购以后还需要多台747飞机才能运输整套系统。

详细内容可以参考下面的全文：

只有引入EUV技术的6nm才是真正的6nm，而这项技术也将伴随未来可能的5nm、4nm、3nm、2nm、1nm一路前行。

自1965年英特尔创始人之一的戈登·摩尔提出摩尔定律以来，半导体领域就一直在遵循着“当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18个~24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍”的规律前行。

技术人员一直在研究开发新的IC制造技术，以缩小线宽、增大芯片的容量。

EUV光刻机的出现，就是一个重大突破。它实现了高速，低功耗和高集成的芯片生产工艺，满足了5G高性能、超带宽、低时延和海量连接的需求。

                               
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图片来源：台积电陈平在紫光展锐2020春季线上发布会演讲

这么厉害的EUV，原理是什么？

光刻技术基本上是一个投影系统，将光线投射并穿透印有电路的光罩，利用光学原理将图形打在已涂布感光剂的硅晶片上，进行曝光，当未曝光的部分被蚀刻移除后，图样就会显露出来。

在光刻技术中，提升分辨率的途径主要有三个：一是增加光学系统数值孔径；二是减小曝光光源波长；三是优化系统。

EUV相较于DUV，把193nm波长的短波紫外线替换成了13.5nm的“极紫外线”，在光刻精密图案方面自然更具优势，能够减少工艺步骤，提升良率。

EUV技术的究竟难在哪儿？

光源产生难:

193nm紫外线的光子能量为6.4eV（电子伏特，能量单位），EUV的光子能量高达为91~93eV！

这种能量的光子用一般的方法是射不出来的，激光器或灯泡都不行，它的生成方法光是听起来就非常变态，这需要将锡熔化成液态，然后一滴一滴地滴落，在滴落过程中用激光轰击锡珠，让其化为等离子态，才能释放“极紫外光”。

这样的光源用久了就会在里面溅很多锡微粒，必须要定时清洁才行。

                               
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图片来源：Cymer: Extreme Ultraviolet(EUV) Lithography Light Sources

发光过程难:

EUV不仅能量高，对物质的影响也极其强大，它们可以被几乎任何原子吸收，所以传播路径必须是完全的真空。

要想让EUV聚焦到合适的形状，只能用这种用6面凹面镜子组成的系统——EUV/X射线变焦系统（EUV /X-Ray focusing systems）。

有效功率转化率低:

可是就算是镜子，每一面镜子都会吸收30%的EUV，整个系统里有4个镜子用于发光系统，6个镜子用于聚焦系统。EUV光罩本身也是一个额外的镜子，形成了11次反射。

这个过程中，只有大约2％的EUV来到了晶圆上。因为效率低，所以需要的功率也大辐上涨。ArF光源平均的功率为45W，而EUV的平均光源功率为500w！

成本太高：

最先进的EUV光刻机售价高达1亿欧元一台，是DUV光刻机价格2倍多，采购以后还需要多台747飞机才能运输整套系统。

此外，EUV光刻机必须在超洁净环境中才能运行，一小点灰尘落到光罩上就会带来严重的良品率问题，并对材料技术、流程控制、缺陷检验等环节都提出了更高的要求。

最关键的是，EUV光刻机还极度耗电，它需要消耗电力把整个环境都抽成真空(避免灰尘)，通过更高的功率也弥补自身能源转换效率低下的问题，设备运行后每小时就需要耗费至少150度的电力。

除此之外，次级电子对光刻胶的曝光、光化学反应释放气体、EUV对光罩的侵蚀等种种难题都要一一解决。

这就导致很长时间里EUV的产量极低，在之前公开的资料里，EUV的产量只有日均1500片。

                               
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虎贲T7520

结合以上的知识点，采用了6nm EUV工艺技术的虎贲T7520，真是闪耀着高技术高质量的光辉~