《日本经济新闻》近日报道称，日本先进半导体代工企业Rapidus 购入的第一台 ASML EUV 光刻机将于 2024 年 12 月中旬抵达北海道新千岁机场，这也将成为日本全国首台 EUV 光刻设备。

根据 Rapidus 高管以往表态，该光刻机是较早期的 0.33 NA 型号，而非目前全球总量不足 10 台的 0.55 NA（High NA）款。

ASML 0.33 NA EUV 光刻机

ASML 0.55 NA EUV 光刻机

据悉本次整个空运任务将分多架次完成，新千岁机场还为这台对精度要求极高、不耐振动的“庞然大物”对机场颠簸不平的路面进行了重新铺设；此外 ASML 已在千岁市建设了客户服务中心，将支持该系统的接收。

按 Rapidus 此前的规划，该公司定于 2025 年 4 月启动先进制程原型线，该产线将拥有包括 EUV 光刻机在内的共计 200 余台设备。根据千岁市当地政府的说法，Rapidus 的 IIM-1 晶圆厂截至上月底已完成 63% 的施工进度。

除 Rapidus 外，日本未来还有至少两家晶圆厂将先后导入先进的 EUV 光刻机：

美光 1-gamma（即 1c nm）制程 DRAM 内存需使用 EUV，美光广岛工厂预计于 2025 年内导入 EUV 光刻设备为 2026 年的量产做准备；台积电控股子公司 JASM 预定 2027 年投产的第二晶圆厂包含 6nm 产线，也需要 EUV 机台。

ASML High NA EUV 光刻机功耗约 1400 千瓦

TechInsights 在分析中表示，每台 ASML 0.33 NA EUV 光刻机的功耗就已经达到了 1170 kW，而 0.55NA (High NA) 光刻机的功耗预计将进一步增长至 1400 kW（大致与 1000 台满载运行的电火锅相当）。

根据该机构统计，目前有 31 家晶圆厂采用 EUV 光刻，到 2030 年将增长至 59 家，而 EUV 光刻设备的数量增幅则将超过 100%。

总体来看 2030 年全球仅 EUV 光刻机就会消耗 6100 GWh 的电力，这与卢森堡、柬埔寨两国 2020 年的全国用电量不相上下。而半导体晶圆厂中 EUV 光刻机仅占到总用电量的 11% 左右，其它工艺设备和 HVAC 暖通空调系统也会创造庞大的碳足迹。

分析机构表示，半导体行业正处于十字路口。一方面，EUV 光刻技术对于推动创新和满足对先进芯片日益增长的需求至关重要；另一方面，EUV 光刻技术对能源的影响巨大。

日本仍在研发EUV光刻机

今年8月，有报道称日本冲绳科学技术研究所声称取得突破，或将打破 ASML 对先进芯片制造设备的垄断。

冲绳科学技术研究所（OIST）设计了一种新型极紫外（EUV）光刻设备，可以显著降低生产 7nm 及更小半导体的成本，从而彻底改变芯片制造供应链。

据介绍，EUV设备的光学系统大大简化，同时功耗降低了十倍，为更便宜的先进芯片制造机器带来了希望。大学院科学技术研究院教授 Tsumoru Shintake 表示，这项发明是一项突破性技术，几乎可以完全解决这些问题。

用 OIST 的话来说，它的工作原理是这样的：在传统光学系统中，例如照相机、望远镜和老式光刻工具，光圈和镜头对称于中心轴，即排列成一条直线。这种配置可实现高光学性能和最小像差，从而产生高质量的图像。

然而，对于极短波 EUV 光来说，这是不可能的，因为这种光会被大多数材料吸收，无法穿过透明透镜。因此，在 EUV 光刻系统中，光线通过月牙形镜子引导，这些镜子以不对称的锯齿形图案反射光线。

OIST 表示，这种方法“牺牲了重要的光学特性并降低了系统的整体性能”。

为了解决这个问题，Shintake 教授将两个轴对称镜子排列在一条直线上，总共只使用了四面镜子，而不是十面。

由于吸收率极高的 EUV 光每次反射都会减弱 40%，因此当光源经过十面镜子反射时，只有大约 1% 的能量到达晶圆，而当仅使用四面镜子时，超过 10% 的能量可以到达晶圆。

这使得使用更小、功率仅为十分之一的 EUV 光源成为可能。

20多年前，日本佳能公司的美国工程师菲尔·韦尔（Phil Ware）在旧金山举行的Semicon West工业展览会的一次技术研讨会上表示，EUV光刻技术的问题在于其功耗是以“HDE（胡佛大坝当量）”来衡量的。

如果 Shintake 教授的设计能够如愿，这个问题最终可能会得到解决。“就像哥伦布的蛋一样，乍一看似乎不可能，但一旦解决，就变得非常简单了，”Shintake 在谈到 EUV 功耗问题时说道。

至于将光掩模上的电路图案转移到硅晶片上的投影仪，OIST的设计仅由两个反射镜组成，就像天文望远镜一样。

Shintake 表示：“考虑到传统投影仪至少需要六面反射镜，这种配置简单得令人难以想象。这是通过仔细重新思考光学像差校正理论而实现的。”