AI需求飙升！ASML新光刻机直击2nm芯片制造，尼康新品获重大突破

电子发烧友网
2025-07-24 07:00:00

电子发烧友网报道（文/章鹰）7月16日，全球三大光刻巨头之一的日本尼康公司宣布，正式推出全球首款专为半导体后道工艺设计的无掩模光刻系统——DSP-100，这款设备为先进封装量身定制，可以容纳600mm大基板，并提供1.0μm*1(L/S*2)高分辨率。

这款设备的推出，是尼康在半导体设备领域取得的重大突破。从细节描述来看，该设备以“高精度、大尺寸、高效率”为核心优势，可以为快速发展的扇出型面板级封装（FOPLP）技术提供关键设备支持。

扇出型面板级封装（FOPLP）技术为何会获得台积电、三星等代工大厂的青睐？比较传统的光刻机设备，尼康DSP-100的技术原理有何不同？能解决AI芯片生产当中的哪些痛点问题？针对2nm、3nm芯片制造难题，光刻机龙头企业ASML新款光刻机又能带来哪些优势？本文进行详细分析。

AI芯片需求旺带动先进封装需求，FOPLP技术获得青睐

AMD首席执行官Lisa Su曾在今年6月的AI峰会上表示，受益于ChatGPT等生成式AI快速发展，数据中心AI加速器市场获得快速成长，2023年全球数据中心AI加速器达到450亿美元市场规模，预估到2028年将达到5000亿美元。

AI热潮来袭，人工智能芯片需求以年均35%的速度增长，先进封装市场也随之快速扩张，复合增长率高达20%。要打造高能效的AI芯片，先进封装是其中的关键。先进封装意味着将不同的芯片包括逻辑芯片、内存、射频芯片等，透过封装及堆栈技术整合在一起，以提升芯片性能、缩小尺寸、减少功耗。例如，台积电针对7nm制程以下的CoWoS技术，就是代表性的先进封装技术。

FOPLP技术为何受到关注，可以接棒CoWoS技术？FOPLP技术的主要优势是，在于透过“方形”基板进行IC封装，可使用面积可达“圆形”12寸晶圆的7倍之多，达到更高的利用率，就是同样单位面积下，能摆放的芯片数量更多。

2016年，台积电推出名为InFO（集成扇出型）的扇出型晶圆级封装（FOWLP）技术，并率先应用于iPhone 7的A10处理器。随后，封装测试厂积极推广FOPLP方案，希望以更低的生产成本吸引客户，但技术挑战持续存在，FOPLP技术还在发展当中，尚未大规模量产，面对的主要困难来自面板翘曲、均匀性和良率等问题。

报告指出，与WoW、CoWoS 和 SoIC 等 3D 堆叠技术相比，FOPLP 的散热性能有所提升。然而，其生产效率低于现有的 3D 堆叠方法。FOPLP技术特别适用于GPU、CPU和ASIC的运算需求。

Counterpoint Research 半导体分析师表示，扇出型面板级封装（FOPLP）做为半导体产业发展的前沿，为AI与HPC应用提供具高性价比的高性能解决方案。随着材料与制程逐步成熟，FOPLP将彻底改变多个产业的封装技术格局。

近期，台积电董事长魏家哲已经确认，公司正在研发扇出型面板级封装（FOPLP）技术的小型生产线，预计三年内将取得成果。预计第一代FOPLP技术将采用300毫米 x 300毫米的面板尺寸，小于之前测试的510毫米 x 515毫米尺寸。据悉，台积电目前正在台湾桃园建设一条试点生产线，预计最早将于2027年开始小规模试生产。

台积电、英特尔和三星等行业巨头正积极采用FOPLP技术，以突破300毫米晶圆的局限性。DSP-100的推出为这个蓬勃发展的市场提供了至关重要的先进设备。

基板制造效率提升9倍！DSP-100横空出世，给晶圆代工厂商带来重大利好

DSP-100 将平板显示器 (FPD) 曝光技术的多个光学镜头与高分辨率半导体工艺相结合，实现了 1.0μm（1000nm）的线宽/间距 (L/S) 分辨率和 ≤±0.3μm 的位置精度。这不仅提高了图像清晰度并扩展了曝光能力，还将生产效率提升了约 30%。

尼康对外宣称，与传统光刻机不同，DSP-100 采用空间光调制器 (SLM) 技术，无需掩模即可将电路图案直接投射到基板上。这种创新方法消除了掩模尺寸的限制，显著降低了开发和生产成本，并缩短了产品设计和制造周期。此外，无需掩模可最大限度地减少光学畸变，从而进一步提升成像质量。

特别值得关注的是，DSP-100 可容纳最大尺寸为 600 毫米 x 600 毫米的基板，以满足 FOPLP 技术日益增长的需求，FOPLP 技术是先进封装领域的一大趋势。更大的基板尺寸可大幅提升良率，与传统的 300 毫米晶圆相比，封装100毫米方形芯片的效率可提高九倍。

测试结果表明，该系统在510mm x 515mm基板上每小时可处理多达50片晶圆，远远超过现有的晶圆级封装解决方案，整体生产效率可提高约30%。还有因为无需掩模，而使用无掩模SLM技术，可以减少单套的掩模成本，统计下来可以节省超过40%的开发成本。

尼康表示，DSP-100光刻机将在2025年7月开始接受订单，预计2026财年内上市，即在2025年4月到2026年3月完成交付。

ASML宣布：全球首台第二代High NA EUV出货，剑指2nm先进制程

7月16日，全球最大的半导体设备制造商ASML发布财报显示，ASML第二季度实现销售额77亿欧元，毛利率为53.7%，净利润达23亿欧元。

ASML总裁兼首席执行官傅恪礼（Christophe Fouquet）表示，光刻机投资在晶圆厂总体投资中所占的比重持续保持强劲，而TWINSCAN NXE:3800E的推出也进一步巩固了这一趋势。

据外媒报道，ASML早在2024年3月交付了其首台升级版TWINSCAN NXE: 3800E光刻机，用于晶圆厂安装。NXE: 3800E是该公司0.33数值孔径（Low-NA）光刻扫描仪系列的最新版本，旨在制造2nm和3nm工艺芯片。

Twinscan NXE:3800E 的性能和精度相比上一代产品均有显著提升。其晶圆处理速度高达每小时 195 片，较上一代产品提升 22%，有望大幅提升制造效率。此外，其晶圆对准精度可达 1.1 纳米以内，这将彻底改变 3nm以下工艺，并优化 2nm芯片的生产，尤其是那些需要双重曝光技术的芯片。该设备的高精度还具有优化 4nm 或 5nm 芯片生产的潜力，这凸显了其在半导体制造领域的多功能性和成本效益。

尽管这台设备价格高达1.8亿美元，但与ASML最新的高数值孔径EUV产品相比，其价值更具吸引力，后者的售价高达3.8亿美元。

日本逻辑芯片制造商Rapidus在去年12月已宣布，ASML的EUV光刻设备——已交付并安装至其位于北海道千岁市正在建设中的先进半导体开发和制造工厂，ASML提供的正式NXE:3800E EUV 光刻机。Rapidus正与IBM合作，计划在2025年春季采用最先进的2nm工艺开发原型芯片，并于2027年实现量产。

2025年7月17日，ASML宣布全球首台第二代High NA EUV光刻机EXE：5200出货，买家为英特尔，售价近30亿元，该光刻机拥有更高的晶圆吞吐量，能更好的为2nm工艺量产做支撑。

TWINSCAN EXE:5000和EXE:5200均提供了0.55数值孔径，比前代EUV光刻机0.33数值孔径透镜的精度提高了，可以为更小的晶体管功能提供更高分辨率的模式。EUV 0.55 NA的设计旨在从2025年开始实现多个未来节点，但是需要提示的是，这款光刻机不供应中国。

写在最后

在半导体制造领域，光刻机是延续摩尔定律的核心装备。根据 ChipInsights 发布的2024 年全球半导体前道光刻机销量数据显示，ASML 作为行业龙头在 EUV、ArFi 等高端光刻机领域的销量明显高于其他两家。在ChatGPT带来的生成式AI驱动AI服务器、AI终端加速落地的大潮中，AI芯片的制造倒逼台积电、三星、英特尔等晶圆厂加速新产品的研发。

中国作为全球半导体的最大市场，对光刻机的需求一直十分旺盛，因为美国对中国高端半导体设备的封锁，尼康无掩模光刻机、ASML新款光刻机都无法销售到中国，期待中国半导体设备厂商加大研发力度，早日在14nm以下光刻机设备上有所突破，助力中国高端芯片制造的崛起。