尼康首發(fā)無掩模光刻系統(tǒng)DSP-100，專為先進(jìn)封裝FOPLP量身定制

2024年7月，日本光刻設(shè)備巨頭尼康（Nikon）帶來重磅創(chuàng)新——全球首款專為半導(dǎo)體后道工藝開發(fā)的無掩模光刻系統(tǒng)DSP-100正式亮相。此設(shè)備主要面向先進(jìn)封裝領(lǐng)域，尤其為扇出型面板級封裝（FOPLP）所需的超大基板工藝提供關(guān)鍵支持，支持基板尺寸高達(dá)600mm，解析度可達(dá)1.0μm L/S（線寬/間距），憑借高精度、大尺寸和高產(chǎn)能的技術(shù)優(yōu)勢，為下一代芯片封裝工藝樹立全新標(biāo)桿。

先進(jìn)封裝進(jìn)入快車道，F(xiàn)OPLP技術(shù)受追捧

近年來，AI芯片需求爆發(fā)，推動(dòng)先進(jìn)封裝成為行業(yè)焦點(diǎn)。先進(jìn)封裝技術(shù)能夠?qū)⑦壿嬓酒?、?nèi)存、射頻芯片等多芯片高密度集成，實(shí)現(xiàn)性能提升、體積縮小和能耗降低。從臺積電7nm以下制程采用的CoWoS到FOPLP，封裝技術(shù)持續(xù)突破。FOPLP的獨(dú)特優(yōu)勢在于使用方形大面積基板進(jìn)行集成，相較于傳統(tǒng)12英寸圓晶圓，實(shí)際利用面積提升至數(shù)倍之多，有效分?jǐn)偝杀?，提高產(chǎn)出和良率，更適合AI、高性能計(jì)算（HPC）等場景。

臺積電、英特爾、三星等頭部企業(yè)都在加速布局FOPLP。臺積電董事長魏哲家已經(jīng)確認(rèn)，首條FOPLP試點(diǎn)生產(chǎn)線將在三年內(nèi)建成，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)300mm x 300mm面板的小批量生產(chǎn)。隨著相關(guān)材料和工藝進(jìn)步，F(xiàn)OPLP有望打破當(dāng)前3D堆疊封裝生產(chǎn)效率瓶頸，提供更具性價(jià)比的高端解決方案。

DSP-100如何賦能FOPLP？無掩模技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)備有何差異

DSP-100的問世帶來了先進(jìn)封裝生產(chǎn)力的飛躍。區(qū)別于傳統(tǒng)使用光掩模（Mask）的光刻機(jī)，DSP-100首創(chuàng)采用“空間光調(diào)制器（SLM）”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電路圖案的直接投影，從而完全擺脫掩模尺寸與制作成本的限制。該系統(tǒng)不僅縮短芯片設(shè)計(jì)到試產(chǎn)的周期，還大幅節(jié)省掩模開發(fā)費(fèi)用，降低制程迭代門檻。同時(shí)，SLM無掩模成像有助抑制光學(xué)畸變，整體提升產(chǎn)品良率和圖形精度。

在產(chǎn)能和效率方面，DSP-100支持最大600mm x 600mm基板，每小時(shí)可處理多達(dá)50片面板，單片高效生產(chǎn)能力比標(biāo)準(zhǔn)300mm晶圓高出9倍，整體生產(chǎn)效率提升約30%。按行業(yè)估算，引入無掩模技術(shù)后，整體開發(fā)成本有望降低約40%。這一技術(shù)組合為面對新型AI、GPU及ASIC芯片的高密度封裝需求提供了堅(jiān)實(shí)設(shè)備基礎(chǔ)。

ASML新一代EUV光刻機(jī)——先進(jìn)邏輯工藝的“護(hù)城河”

不僅僅是后道工藝領(lǐng)域迅猛發(fā)展，芯片制造前道的光刻設(shè)備同樣迎來大幅升級。2024年7月，全球光刻機(jī)絕對龍頭ASML宣布，第二代High NA EUV光刻系統(tǒng)EXE:5200率先交付英特爾，其0.55數(shù)值孔徑下更適應(yīng)2nm工藝需求，擁有更高的分辨率與產(chǎn)能，為超微型晶體管和極限縮放工藝提供了必要保障。前一代TWINSCAN NXE:3800E在2nm、3nm高端制程上的精度和產(chǎn)能也獲得批量應(yīng)用，歐洲、美國、日本等主流IDM和晶圓代工廠都加快新機(jī)型導(dǎo)入速度。

ASML新機(jī)晶圓吞吐量每小時(shí)高達(dá)195片，芯片對準(zhǔn)精度精細(xì)至1.1納米，支持4nm、5nm及更先進(jìn)工藝的高效量產(chǎn)。更值得注意的是，第二代High NA EUV售價(jià)已接近30億元人民幣。在受到國際供應(yīng)鏈限制的背景下，這些裝備目前僅限部分企業(yè)采購，未對中國大陸客戶開放。

結(jié)語：裝備創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體制造變革

總體而言，以尼康和ASML為代表的全球光刻設(shè)備廠商正通過技術(shù)突破和工藝創(chuàng)新不斷推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)步?！霸O(shè)備水平即產(chǎn)業(yè)高度”，特別是在AI芯片驅(qū)動(dòng)下，晶圓制造與先進(jìn)封裝產(chǎn)線的迭代速度不斷加快。由于高端光刻技術(shù)受限，國內(nèi)廠商仍需加速自主研發(fā)突破，向14nm及以下先進(jìn)工藝發(fā)起沖擊，在彎道超車的新一輪半導(dǎo)體浪潮中爭取更多主動(dòng)權(quán)。