圖說光刻機的4大核心技術

7nm LPP EUV實際產品中EUV和ArFi的對比

1. 實際的光刻機簡要系統

2. 7LPP是什么意思？

臺積電的"7LPP"中"LPP"代表"Low Power Plus"，即"低功耗增強版"。7LPP是臺積電7納米工藝的一個變種，主要特點是在保持高性能的同時，進一步優化了功耗表現。

7LPP工藝通過改進晶體管設計和制程技術，實現了比前代7納米工藝更低的功耗和更高的晶體管密度。具體來說，臺積電的7LPP工藝相較于10納米工藝，可以縮小多達40%的芯片面積，速度提高20%，并降低50%的功耗。這表明7LPP工藝在性能、功耗和面積(PPA)方面都有顯著的提升。這使得7LPP工藝非常適合那些對能效有較高要求的應用，如智能手機、高性能計算等。

在7LPP之后，臺積電又陸續推出了N7+、N5等更先進的工藝。

3. EUV光刻機和ArFi光刻機的區別

說明：而第五代叫做ArFi，前面三個字母相同，因為采用的也是193nm光源，但這種又與ArF不一樣，之前所有的光刻機其介質采用的是空氣，但到了ArFi時，采用的是水。I就是浸沒式的意思，Immersion的縮寫。光線在經過水時，會有折射，所以雖然ArFi光刻機采用193nm波長光源，等經水折射時，等效于134nm波長的光源，所以這種光刻機，叫做浸潤式光刻機。

EUV（極紫外光刻）：EUV代表"Extreme Ultraviolet Lithography"，即極紫外光刻技術。它使用波長大約為13.5納米的極紫外光進行芯片制造過程中的光刻過程。

由于EUV光的波長遠遠小于傳統光刻技術使用的波長，EUV光刻技術能夠實現更高的分辨率和更小的特征尺寸，這使得它非常適合用于制造7納米及以下工藝節點的集成電路。EUV光刻技術是當前最尖端的光刻技術，它允許芯片制造商繼續按照摩爾定律縮小晶體管尺寸，提高芯片的性能和能效。

ArFi（ArF浸沒式光刻）：ArFi是"Argon Fluoride Immersion Lithography"的縮寫，指的是使用ArF（氟化氬）激光源的浸沒式光刻技術。ArFi光刻技術使用193納米波長的光源，通過浸沒式在光刻機鏡頭和硅片之間使用液體（通常是水）作為介質，來提高光的分辨率。

這種技術允許在45納米及更大工藝節點的芯片制造中實現更高的精度。ArFi是DUV（深紫外線）光刻技術的一種，它是在EUV技術成熟之前，用于實現更高分辨率的一種過渡技術。

4. 掩膜版

"Single Patterning"（單次光刻）和"Multi-Patterning"（多重光刻）是兩種不同的光刻圖案化技術，它們用于在硅片上創建復雜的集成電路圖案。

Single Patterning（單次光刻）：這是一種傳統的光刻技術，其中整個電路圖案可以通過一次光刻過程來完成。使用單個掩模版（mask），通過光刻機將圖案一次性轉移到光刻膠上。

單次光刻過程相對簡單，成本較低，適用于較大的特征尺寸，例如90納米或更大的工藝節點。

Multi-Patterning（多重光刻）：隨著集成電路特征尺寸的不斷縮小，單次光刻技術逐漸無法滿足更高精度的要求，因此發展出了多重光刻技術。多重光刻技術需要多次光刻和刻蝕步驟來創建更小的特征尺寸。

例如，雙重光刻（Double Patterning）會使用兩次光刻和刻蝕過程，通過不同的掩模版來創建更小的線寬或間距。多重光刻技術可以進一步擴展為四重（Quad Patterning）或更多次數的光刻，以實現更高的集成度和更小的特征尺寸。