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回歸現(xiàn)實之中，我們只能依靠經(jīng)典計算來解決當下的計算需求。

所以，科學家們也在努力給摩爾定律續(xù)命。其中一項極為關鍵的技術，就是——EUV極紫外光刻。

過去一兩年的時間里，EUV沒少在產(chǎn)業(yè)中刷存在感。三星、臺積電、英特爾等都在爭先恐后地將EUV投入芯片量產(chǎn)，中芯國際斥資1.2億美元買入EUV光刻機成了大新聞，日本對韓國的半導體禁令中，EUV光刻膠更是被關注的焦點……

這項技術憑什么被稱為摩爾定律的救星，又是否來到了最好的應用節(jié)點呢?

EUV登場：為摩爾定律再續(xù)一秒

計算能力看芯片，芯片性能看光刻，那光刻技術看什么，在眾多工藝中，大多數(shù)產(chǎn)業(yè)人士給出的答案，就是EUV。

所謂EUV，指的是波長13.5nm 的極紫外光，相比于當前主流光刻機用的193nm光源，EUV的光源只有十五分之一，能夠在硅片上刻下更小的溝道。

業(yè)內(nèi)形容EUV的細致程度，就好像從地球上發(fā)出的手電筒光線，精準地照射到一枚月球上的硬幣一樣。這么嚴苛的工藝要求，真的有必要嗎?

(EUV光刻與ARF光刻的顯影效果對比)

我們知道，IC芯片的制造就像是用樂高積木蓋房子，借由一層又一層的堆疊，搭建出一個復雜的“立體結(jié)構(gòu)”。如果把芯片放到顯微鏡下，會看到一個和超級城市一樣豐富的細節(jié)：高達七八層的馬路，分布著幾百萬座建筑物，幾億扇門窗一秒鐘要開關上億次，每一次都必須準確無誤……

這個復雜的建構(gòu)過程，在很長一段時間，都是由193nm的光源來完成的，但移動智能的高速發(fā)展，要求不斷在更小的芯片上集成更多的晶體管，自然就要尋找更高精度的工具，EUV也就順其自然地登場了。

比如使用了臺積電7nm+ EUV工藝制程的麒麟990，就得以在芯片面積基本不變的前提下，晶體管數(shù)量從69億暴漲到103億，也因此成為目前業(yè)界最小的5G手機芯片。

當然，大家都知道摩爾定律并不只是性能的提升，另一個限制是成本的降低。所以，“規(guī)則救星”還必須擔負起省錢的重任。EUV恰好符合這個要求。

光刻機的工作過程中，必不可少的就是曝光。簡單來說就是用光線照射硅片，讓未受掩模遮擋部分的光刻膠發(fā)生曝光反應，這樣才能將石英掩模上的電路圖顯影到硅片上，以便后續(xù)進行刻蝕、去膠等一系列工序。

而要生產(chǎn)7nm甚至5nm的芯片時，以往采用的ArFi LE4 Patterning或是ArFi SAQP往往需要4次甚至更多的曝光才能完成。而EUV只需要1個光罩、1次曝光就搞定了，可以直接降低大批量生產(chǎn)的成本。

換句話說，EUV不僅刻錄精度更高，也會讓芯片的價格更便宜，無怪乎會被看做是唯一可行的拯救摩爾定律的方法了。

目前，一些主要的芯片代工廠如臺積電、三星也都開始在其大批量生產(chǎn)線中使用EUVL來處理邏輯7nm的芯片。這是否說明，我們很快就可以憑借EUV迎來5nm、3nm制程的新時代呢?事情顯然沒有那么簡單。

山高水遠，道阻且長：EUV的打怪升級之路

看來，經(jīng)典計算機最后的尊嚴既要靠EUV來捍衛(wèi)了。不過，能否在現(xiàn)實中真正規(guī)?；瘧?，才決定了其是否真的能改變摩爾定律的命運。目前，行業(yè)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)EUV芯片穩(wěn)定量產(chǎn)的并不多。

比如前不久三星的EUV工藝就翻車了，采用7nm LPP EUV制程工藝生產(chǎn)的三星9825芯片能效不升反降。

目前看來，EUV的應用限制主要集中在三方面：

首先就是一些尚待解決的技術問題。

比如EUV設備必須在超潔凈環(huán)境中運行，如果有一點灰塵掉到光罩上，都會帶來直接的生產(chǎn)良率問題。但EUV所用的光罩和傳統(tǒng)193nm光刻的光罩完全不同。目前EUV的光照良率僅為64.3%，而主流光照的良率則高達94.8%，想要提升EUV芯片的成品率，材料技術、流程控制、缺陷檢驗等都是需要攻克的問題。

即使在技術上達到要求，缺乏足夠吸引力的收益率，也很難讓客戶產(chǎn)生遷移到新技術的動力。而目前看來，采用EUV技術的生產(chǎn)成本也十分高昂。

一方面，最新的EUV機器價格往往超過1億歐元，是常規(guī)193nm 光刻機價格的二倍多;就算采購完成，還需要多臺747飛機來運輸整個系統(tǒng)。由于功率極高，EUV設備生產(chǎn)時消耗的電力也遠超現(xiàn)有機器。而且，即使使用EUV光刻機，7nm、5nm制式的生產(chǎn)也需要在一些關鍵復雜的圖層中使用雙重圖形甚至多重圖形曝光，才能減少缺陷的數(shù)量，無形中又進一步增加了成本。

除此之外，EUV也對半導體供應鏈上的人員提出了巨大的要求。比如光子擊中抗蝕劑并引起反應，每次的響應都可能不同，這就會導致芯片隨機出現(xiàn)缺陷，要控制它比傳統(tǒng)光刻機更加困難，工程師們也需要一定時間的磨合才行。

所以說，雖然目前英特爾、臺積電、三星和GF等都在積極準備7nm工藝，但要成功用上EUV顯然還是一件比較小眾的成就，手持藏寶圖的探索者依然鳳毛麟角。

打破算力天花板：EUV到底改變了什么?

雖說EUV距離全面走進產(chǎn)業(yè)端還有一段路要走，但這并不妨礙我們以它為坐標系來重新構(gòu)想計算的未來。

首先，在5nm、3nm等節(jié)點上啟用EUV技術已經(jīng)是必備之選。率先度過與應用的磨合期，就意味著能在AI+5G背景下占據(jù)行業(yè)高點，并將馬太效應持續(xù)放大。比如臺積電就憑借率先實現(xiàn)7nm工藝而獲得了大量的訂單，并借此分攤了巨額的研發(fā)費用與投入。在技術地域化的當下，中國芯片廠商能否抓住這個新的技術節(jié)點崛起，EUV就是戰(zhàn)略性的一步。

如果我們將移動智能看做一場未來之戰(zhàn)，那么拿到最強悍的武器還不夠，如何應用才能發(fā)揮最大的效率，只有在實戰(zhàn)中不斷地積累經(jīng)驗才能真正修煉好頂級武功。從這個角度看，EUV也正在重新劃定手機廠商的起跑線。

比如三星7nm EUV工藝出現(xiàn)延遲，就直接導致高通5G芯片無法如期供貨，對眾多依賴供應鏈的手機廠商造成連環(huán)反應，而率先推出并搭載了5G SoC芯片的華為Mate30，則得以憑借在CPU與GPU性能上的巨大差距，率先開啟5G商用場景的功能探索，讓用戶開始品嘗技術的甘甜。

而具體到用戶端，EUV技術作為計算能力的基本保障，也可以起到對智能硬件的直接推動作用。

我們知道，今天要在移動終端上完成高性能的AI識別、推理等任務，受限于芯片的體積與處理能力，往往需要上傳到云端來完成。這一方面限制了許多應用普及的可能性，比如VR、高精度視頻等等;同時也容易因為云到端的過程，導致隱私泄露、數(shù)據(jù)延遲等一系列隱患。想要打開人工智能在終端的想象力與商業(yè)價值，EUV對芯片能效的直接升級，將是量子計算到來之前，一切故事的前提。

如果說智能社會將是一片海量智能設備與應用構(gòu)筑的夢幻花園，那么EUV技術則是澆筑出堅固磚石的基礎。所以，盡管突破摩爾定律天花板這個任務任重道遠，卻是一條必須通關的重要道路。