在存储与逻辑两大下游中,存储芯片的KrF光刻胶与逻辑芯片的ArF光刻胶用量大小不能一概而论,二者分别由3D堆叠层数增加与先进制程微缩所驱动,呈现出明显的需求结构分化。 从应用角度看,KrF光刻胶主要用在3D堆叠架构中,而ArF光刻胶主要用在相对先进的制程工艺中,因此两者是半导体光刻胶中最主要的两类。
从需求驱动逻辑来看,存储芯片(如3D NAND)通过堆叠层数增加来提升容量,每一层新增的图形化工艺都需要重复使用光刻胶,层数越多,对KrF光刻胶的单位用量呈现倍增效应;而逻辑芯片向更先进制程演进时,光刻分辨率要求更高,需要采用浸没式ArF光刻胶,且在关键层往往需要多层曝光来实现更细的线宽,从而拉动ArF用量。
KrF与ArF的技术分工
光刻胶体系与曝光光源波长相匹配,不同类别对应不同的制程工艺范围。根据半导体光刻胶类型对照,KrF对应248nm曝光波长,适用制程为0.24-0.15μm;干法ArF对应193nm波长,适用制程为65-130nm;浸没式ArF同为193nm波长,但适用制程可延伸至45-10nm。
| 光刻胶类型 | 曝光光源波长 | 制程工艺 | 适用芯片尺寸 |
|---|---|---|---|
| KrF | 248nm | 0.24-0.15μm | 8、12英寸 |
| 干法ArF | 193nm | 65-130nm | 12英寸 |
| 浸没式ArF | 193nm | 45-10nm | 12英寸 |
从市场规模预测数据看,KrF与ArF两类光刻胶均保持增长态势,其中ArF(含干法与浸没式)的市场规模在预测期内呈现逐步追赶KrF的趋势。
需求分化的核心驱动
存储芯片的3D堆叠架构是KrF用量增长的核心驱动力。 3D NAND闪存通过垂直堆叠存储单元来提升容量密度,堆叠层数持续增加意味着每一片晶圆上需要完成更多层次的薄膜沉积与图形化刻蚀步骤,而KrF光刻胶正是这一工艺环节的关键耗材,层数增加会带来单位晶圆面积上KrF用量的倍增效应。
逻辑芯片的先进制程演进则是ArF用量提升的主要来源。 逻辑芯片向7nm及以下节点推进时,传统光源已难以满足分辨率要求,浸没式ArF光刻通过液体介质提升数值孔径来延展193nm光源的能力边界。在先进制程的关键层中,往往需要采用多重曝光技术来实现更细的线宽,每一次曝光都消耗ArF光刻胶,从而显著增加单位芯片的ArF用量。
常见问题
KrF和ArF哪个市场规模更大?
从市场规模预测数据来看,KrF光刻胶在预测期初的市场规模高于ArF,但随着先进制程渗透率提升,ArF市场规模逐步追赶,两者差距呈收窄趋势。具体哪类用量更大,取决于存储芯片堆叠层数的推进速度与逻辑芯片先进制程的扩产节奏。
存储芯片为什么更依赖KrF而非ArF?
存储芯片主要采用3D堆叠架构提升容量,其工艺特征更匹配KrF光刻胶的制程范围。3D NAND的堆叠层数增加会直接放大每片晶圆的KrF消耗量,因此存储芯片扩产对KrF需求的拉动更为显著。
逻辑芯片的ArF用量增长靠什么驱动?
逻辑芯片向更先进制程微缩时,浸没式ArF光刻胶成为关键材料。先进制程节点的多层曝光工艺使得单颗芯片制造过程中需要多次使用ArF光刻胶,从而带动用量提升。