数十亿美元的投资

多年来，下一代光刻技术(NGL)遭受了各种挫折和延误。但直到最近，油气行业基本上都是耸耸肩，对NGL的延误表现出相对较少的焦虑。毕竟，光刻技术在晶圆厂完成了这项工作，NGL最终将成为现实。

然而，今天的气氛有所不同。事实上，芯片制造商对NGL的现状越来越感到担忧，甚至是恐慌。NGL的主要候选人，EUV(EUV)光刻技术仍然较晚，可能会错过10nm节点。其他NGL技术，多束和纳米压印，也落后了。

因此，芯片制造商必须将目前的193nm浸泡和多重制模工艺扩展到10nm甚至更远，这可能是一个昂贵的解决方案。最初，芯片制造商希望避免多重模式时代，而NGL应该能做到这一点。

鉴于NGL的问题，关键问题是:

• 什么时候是新的和实际的NGL交付时间表?
• 怎样才能解决这些问题?
• 要多少钱?
• 哪些NGL工具技术会成功或失败?

至于研发成本，也就是研发资金，具体数字很难确定。但总的来说，仅仅是完成或解决与市场上各种NGL工具技术相关的问题，就可能需要数十亿美元的研发资金。

与以往一样，EUV预计将获得未来研发资金的大部分份额，这仍然是业内许多人争论的焦点。据多位专家估计，EUV在过去几年总共消耗了不少于140亿美元的资金。如今，ASML控股公司有大约1000名工程师致力于经常延迟的EUV电源。作为一个参考点，这可能比多束和纳米压印行业的工程师加起来还要多。到目前为止，EUV还没有投入生产。

与此同时，与EUV相比，多束和纳米压印的投资已经相形见绌。有些人甚至会说，其他ngl因为没有在研发这块蛋糕中分到公平的份额而遭受了损失。风险投资公司Alloy Ventures的普通合伙人丹·鲁宾(Dan Rubin)说，“EUV获得了大量资金。”Rubin是Molecular imprint (MII)的董事会成员，MII是一家纳米压印工具供应商，也是EUV的潜在竞争对手。

鲁宾说:“(EUV的)大部分资金来自既得利益公司。”“金融投资者很少会押注EUV，因为EUV必须做而且仍然需要做的事情太多了。所以我这辈子都搞不懂为什么人们在EUV上投资这么多。它会起作用的证据不是很有力。”

EUV:在热座椅上
不过，EUV仍然是NGL的主要候选者。“如果它成功了，那么EUV仍然是头号NGL解决方案。但最大的问题是如果。D2S董事长兼首席执行官藤村昭(Aki Fujimura)表示:“它是否按时(准备好)，这个行业仍然不确定。”

EUV最初构思于20世纪80年代，现已获得了天文数字般的资金。迄今为止，阿斯麦控股公司已经在EUV研发上投资了约28亿美元。2012年，阿斯麦还从英特尔、三星和台积电获得了总计19亿美元的研发资金。此外，英特尔、台积电和三星还可以选择以53亿美元的价格收购阿斯麦23%的股权。

多年来，在ASML的EUV项目上有其他直接和间接的投资。据多位专家估计，如果不计算来自英特尔、台积电和三星的股权融资，仅在阿斯麦的EUV研发方面，该行业就已经投入了大约70亿美元。

这还不包括自20世纪80年代以来在其他公司、国家实验室和大学进行的EUV研发。VLSI研究公司首席执行官G. Dan Hutcheson表示，综合这些努力，EUV的研发资金总额可能是70亿美元的“两到三倍”。因此，EUV的总研发资金可能在140亿美元到210亿美元之间。

到目前为止，这些资金产生了好坏参半的结果。阿斯ml在2010年达到了一个里程碑，当时它交付了世界上第一个预生产的EUV工具，称为NXE:3100。但EUV的重大测试才刚刚开始，去年年底，ASML开始交付其第一台可用于生产的EUV扫描仪。该工具NXE:3300B具有22nm的半节距分辨率。

根据光刻专家Chris Mack的说法，NXE:3300B批量生产的最快时间是7nm节点。当然，这在很大程度上取决于ASML能否解决EUV电源的持续问题。

在任何情况下，EUV成功或失败的可能性仍然是一个争论的话题，预测都是在地图上。VLSI研究公司的哈奇森说:“这是唯一能工作的NGL。”“没有人说EUV会很容易。我们都知道他们需要启动电源。我相信这将会发生。”

其他人则持谨慎乐观态度，尤其是对经常被推迟的EUV电源。到目前为止，该电源只能产生10瓦的功率，使得每小时(wph)的吞吐量不到10片晶圆。到今年年底，该行业希望获得80瓦的电源，使EUV吞吐量达到58瓦/小时。

高德纳(Gartner)分析师迪安•弗里曼(Dean Freeman)表示:“我们接近每小时70英里。”“100英里每小时的数据是很难确定的。如果你听Gigaphoton的话，我们大概还需要两年的时间才能拥有一个可以做到这一点的产品来源，那是有很多“如果”、“和”和“但是”的。“我认为在7纳米时，你有90%以上的概率达到70英里/小时，80%的概率达到125英里/小时。这是一个很难讲清楚的话题。”

毫不奇怪，EUV的批评者有不同的意见。“如果出现奇迹，所有缺失的部分——如掩模、电阻和源——同时出现在一起，对于内存生产来说仍然太昂贵了。而且可以被用于非内存市场的层数很少，这似乎是一个非常糟糕的经济赌注，”Alloy Ventures的鲁宾说。

多光束:在机翼上等待
像EUV一样，直写电子束也是争论的主题。直写最初是由IBM在20世纪80年代开发的，因为它可以在不需要掩模的情况下实现很好的分辨率，所以很有吸引力。但是单束电子束的吞吐速度太慢，对于批量生产IC来说成本很高。

为了解决这个问题，业界一直在开发利用多波束的直写技术。根据多方消息来源的估计，目前为止，多波束领域的三大主要参与者kla - tencor、Mapper和multibeam总共筹集了大约7亿美元。

但可生产的多波束系统仍需要更多的工作，预计要到2018年才能上市。根据专家的说法，如果多波束的希望者决定完成他们各自的系统，所需的总投资可能达到10亿美元或更多。

在多波束中，供应商遇到了各种技术障碍和资金问题，这推迟了发货计划。“对于直写，人们正在取得进展。我们知道物理是好的。所以，这是一个让它工作的问题。关于多波束直写，我一直认为这真的是一个投资问题，”D2S的藤村说。

其他人也同意。CEA-Leti光刻项目经理Serge Tedesco说:“如果我们回顾我们在Mapper方面的经验，我们可以看到一些延迟肯定是由于缺乏资金。”“另一方面，Mapper总能筹集到新的资金。”

尽管如此,东航Leti正全速推进其名为“想象”(Imagine)的多光束联盟。一段时间以来，该小组一直在使用Mapper的alpha工具。CEA-Leti最近从Mapper安装了一个新的预生产工具。最初，该工具将由1300个光束组成，分辨率为32nm。

Tedesco说，该工具的首次曝光定于2014年6月。预计到2015年第四季度，该工具将拥有13000个工作梁。他说:“‘想象’项目仍在按计划进行，并取得稳步进展。”

与EUV一样，多光束也存在不确定性。“不是每个电子束供应商都能成功，”Multibeam董事长David Lam表示。

多波束自身正在开发所谓的互补电子束光刻技术(CEBL)。Multibeam的CEBL解决了方程中一个小而重要的部分，而不是对所有层进行建模。Lam说:“CEBL可用于关键层的线切割，以补充光学光刻技术。”“关键层很难用光学图案。当然，它们也是最昂贵的，因为它们有多种模式。”

还有一些人对多波束持怀疑态度。“电子束的问题在于它违反了规则摩尔定律VLSI研究公司的Hutcheson说。“直写已经存在很长时间了，但并没有取得太大进展。很长一段时间以来，吞吐量一直停留在每小时一到三片晶圆之间。”

纳米印记:新篇章
Hutcheson也对用于集成电路生产的纳米压印持保留意见。他说:“我不认为唱片公司会成为下一个NGL。“Imprint在某些市场取得了成功，但在半导体领域并不成功。”

与此同时，纳米压印工具的领先供应商MII迄今已获得1.65亿美元的融资。MII在显示和存储等非半导体应用领域取得了进展。但缺陷、覆盖层和吞吐量阻碍了该公司的压印工具在芯片生产方面取得重大进展。

信息产业部也开始了新的篇章。佳能最近收购了MII的半导体部门。这个小组被称为佳能纳米技术公司(CNT)。与此同时，MII的非半导体部门将继续被称为分子印迹。

CNT和MII将共享位于德克萨斯州奥斯汀的同一栋大楼，但两家公司将在物理上分离，并作为独立实体对待。MII负责企业营销和业务发展的副总裁Paul Hofemann表示，CNT将继续从事芯片业务，而新的Molecular Imprints将专注于新兴市场应用，如显示、照明、生物技术和存储。

CNT正在开发一种新的模块化CMOS簇纳米压印工具。“每个模块都能够生产20nm以下的模具，集群工具的累计吞吐量目标超过80wph，”Hofemann说。
该工具已经演示了15nm半间距图像。霍夫曼说:“分辨率由掩膜控制，DNP最近显示的分辨率可低至9纳米。”“与光学相比，纳米压印的另一个优势是它不受相同的设计规则的约束。这意味着你不再局限于1D模式，而是可以自由开发任何设备设计所需的内容。”

CNT预计将在2015年宣布其新工具。“我们预计最初的采用将在非易失性内存细分市场2015年，其次是动态随机存取记忆体几年后，最终在逻辑应用中，”他说。“幸运的是，创新消费电子产品的终端需求旺盛，为颠覆性的NGL技术打开了大门。”