台积电，拒绝High-NA！

新的2纳米工艺仍可利用台积电现有的EUV（极紫外光刻）设备实现晶圆的大规模量产，并保持较高的良率。但随着这家台湾半导体巨头推进到更先进的次2纳米节点——即1.4纳米与1纳米（分别代号A14与A10）——制造工艺将面临更多技术瓶颈。理论上，这些问题可以通过采购ASML的最先进High-NA EUV设备来解决，但最新消息称，台积电选择的方向并非购买新设备，而是转向使用光掩模薄膜（Photomask Pellicles）。

光掩模薄膜的成本远低于一台造价高达4亿美元的High-NA EUV设备，不过台积电将采取一种“试错式”的方式来逐步提高生产可靠性。

据了解，2纳米晶圆的全面量产预计将在2025年底启动，之后台积电将进入1.4纳米节点。公司已为此提前铺好技术与产线基础，1.4纳米工艺预计将在2028年左右开始生产。为此，台积电计划投资1.5万亿新台币（约合490亿美元），并已在新竹厂启动1.4纳米工艺研发，采购了30台EUV设备。

然而，台积电仍拒绝购买ASML的High-NA EUV设备——每台高达4亿美元。尽管该设备能够提升1.4纳米和1纳米晶圆的良率与生产稳定性，但台积电认为其投入成本与实际价值不成正比。据报道，台积电因此转而采用光掩模薄膜方案。

在次2纳米工艺中，保护膜是必不可少的，它可以防止灰尘及其他微粒污染光刻过程。

不过，这一选择本身也充满挑战与复杂性。例如，在使用标准EUV设备生产1.4纳米和1纳米晶圆时，需要更多次的曝光步骤，也意味着光罩的使用频率大幅上升，从而可能影响良率。在此阶段，为防止灰尘或颗粒进入晶圆制造环节，光掩模薄膜的使用将成为刚性需求。

台积电坚持这一路线的原因在于，它认为相比每台4亿美元的High-NA EUV设备，使用保护膜是一种更具性价比的替代方案。另一个现实因素是——ASML每年仅能生产5至6台High-NA EUV机，而台积电计划采购30台标准EUV设备以应对来自苹果等客户的巨大需求。从长期发展角度来看，花费巨资采购少量High-NA设备显然难以支撑台积电的产能布局。

今年5月，台积电在阿姆斯特丹举行的欧洲技术研讨会上重申了其对下一代 High-NA EUV 光刻设备的长期立场。公司表示，在其下一代制程技术中——包括A16（1.6纳米级）和A14（1.4纳米级）——并不需要使用这些最高端的光刻系统。为此，台积电将不会在这些节点上采用 High-NA EUV 设备。

“大家似乎总是对台积电什么时候会使用 High-NA 感兴趣，我认为我们的答案非常简单，”台积电联合首席运营官、业务开发及全球销售资深副总裁张晓强（Kevin Zhang）在活动上表示。

“只要我们看到 High-NA 能带来有意义、可量化的收益，我们就会采用它。以 A14 为例，我之前提到的性能增强在不使用 High-NA 的情况下已经非常显著。因此，我们的技术团队会继续寻找方法，延长现有 EUV 的使用寿命，同时获取其带来的缩放收益。”

台积电的 A14 工艺基于公司第二代纳米片全环绕栅极（GAA）晶体管，并采用新的标准单元架构。据台积电介绍，A14 工艺在相同功耗与复杂度下可实现高达 15% 的性能提升，或者在相同频率下实现 25% 至 30% 的功耗降低。在晶体管密度方面，A14 相比 N2 工艺在混合逻辑/SRAM/模拟配置下提升 20%，在纯逻辑配置下提升 23%。

这些性能、功耗和晶体管密度的提升代表了所谓的“完整节点优势（full node advantage）”，然而台积电无需使用下一代 High-NA EUV 光刻设备，就能在其 A16 与 A14 工艺中实现可预测的良率和期望的性能功耗特性。

值得注意的是，台积电的 A16 本质上是 N2P 的延伸版本，并采用 Super Power Rail（SPR）背面供电网络。由于台积电在 N2 与 N2P 上都不需要 High-NA EUV，因此在 A16 上同样也不需要。相比之下，A14 是一个全新的节点，计划在 2028 年 投入量产，因此台积电在该节点上仍无需使用 High-NA，确实相当引人注目。

当被问及 A14 是否大量依赖多重曝光技术（multi-patterning） 时，张晓强回应称，他无法评论具体细节，但表示台积电的技术团队已经找到一种方法，可以在 1.4 纳米节点上生产芯片，而无需使用分辨率为 8 纳米的 High-NA EUV 设备（相比之下，Low-NA EUV 系统的分辨率为 13.5 纳米）。

“这是我们技术团队的一项伟大创新，”张晓强说。“只要他们能继续找到这样的方式，显然我们就不需要使用 High-NA EUV。最终我们肯定会在某个时间点采用它，只是我们需要找到一个合适的交汇点，以获得最大的收益和最高的投资回报。”

值得注意的是，台积电的 A14 将在 2029 年推出带 SPR 背面供电的后续版本，而代工厂似乎同样不需要为这一版本使用 High-NA EUV 设备。

因此，与英特尔不同——后者计划在 2027 至 2028 年的 14A 制程中引入下一代 EUV 光刻机，以减少 EUV 曝光（即多重曝光）和制程步骤——台积电至少在 2030 年之前，甚至可能更晚，都不会在量产中使用 High-NA EUV 光刻技术。

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