應材新晶片製造產品 AI效能大躍進

圖說:應用材料發表新一代晶片製造產品,大幅提升AI效能,左起為應材 Kinex 鍵合系統、 Xtera 磊晶系統,以及 PROVision 10 量測系統。

應用材料近日發表全新半導體製造系統,可提升AI運算所需的先進邏輯與記憶體晶片效能。新產品聚焦於研發更強大AI晶片的三大關鍵領域:包括環繞式閘極(GAA)電晶體在內的前瞻邏輯製程、包括高頻寬記憶體(HBM)在內的高效能DRAM,以及用於打造高度整合系統級封裝、優化晶片效能、功耗及成本的先進封裝技術。

應用材料半導體產品事業群總裁帕布‧若傑(Prabu Raja)博士表示 :「隨著晶片複雜度不斷提升,應材專注於推動材料工程突破,改善效能與功耗,以因應AI規模化發展所需。我們正與客戶展開更早期且更深入的合作,共同開發能加速晶片製造商技術藍圖、並實現邏輯、記憶體及先進封裝領域重大元件變革的解決方案。」

為優化效能與功耗效率,當今領先的圖形處理器(GPU)與高效能運算(HPC)晶片採用先進封裝架構,將多個小晶片整合成複雜的系統。混合鍵合是一項新興的晶片堆疊技術,採用直接銅對銅鍵合方式,可大幅改善整體效能、功耗及成本。

圖說:應用材料發表新一代晶片製造產品,大幅提升AI效能,圖為應材 Kinex 鍵合系統。

晶片封裝日趨複雜,混合鍵合技術在大規模量產面臨挑戰。為加速混合鍵合在先進邏輯與記憶體晶片的應用,應用材料與貝思半導體(Besi)合作,開發出業界首創整合式裸晶對晶圓(die-to-wafer)的混合鍵合產品Kinex Bonding鍵合系統。該系統結合應材在晶圓和晶片前段製程的專業技術,以及貝思半導體領先的裸晶放置、互連與組裝具高度精準與高速鍵合的解決方案。

Kinex系統將所有關鍵混合鍵合製程步驟整合於單一系統中,相較於非整合式方案,具有多項重大優勢:

  • 優異的裸晶級追蹤能力,更妥善管理複雜的多裸晶封裝
  • 藉由高準確度鍵合與潔淨、管控的環境,實現更小的互連間距
  • 透過精準控制混合鍵合製程步驟間的等候時間,提升鍵合一致性與品質
  • 整合式即時量測技術,實現更快速的疊對量測與漂移偵測

目前已有多家領先的邏輯、記憶體及委外封測業者(OSAT)採用Kinex系統。系統動畫演示可於此處觀看。

當今最先進的環繞式閘極(GAA)電晶體,影響其效能與可靠性關鍵的特性,是源極(source)與汲極(drain)結構,這些結構共同構成電晶體的通道。源極與汲極是透過磊晶(epi)製程,在深溝槽中精準沉積材料而形成。在3D 環繞式閘極(GAA)電晶體中,使用傳統磊晶技術填充的高深寬比的源/汲極溝槽具有相當挑戰性,可能導致空隙與不均勻生長,進而降低效能與可靠性。

圖說:應用材料發表新一代晶片製造產品,大幅提升AI效能,圖為應材 Xtera 磊晶系統。

為解決此挑戰並實現晶片最佳效能,應用材料開發出Centura Xtera Epi磊晶系統。Xtera系統採用獨特的小體積反應室的配置,整合預清潔與蝕刻製程,可實現無空隙的GAA源-汲極結構,氣體用量相較於傳統磊晶減少50%。該系統創新的沉積-蝕刻製程會隨著材料在溝槽側壁與底部生長,而持續調整溝槽開口尺寸,優化晶圓上數十億個電晶體的磊晶生長,達到無空隙且單元間均勻度提升超過40%。

Xtera系統已獲領先的邏輯與記憶體晶片製造商採用。系統功能動畫演示可於此處觀看。

應用材料影像與製程控制事業群副總裁基思.威爾斯(Keith Wells)表示 :「3D架構在邏輯與記憶體晶片中的使用日益增加,為量測技術帶來新挑戰,將光學技術推向極限。應材憑藉在成像解析度上的突破,延續其於電子束技術的領導地位,以高產能深入3D架構進行量測,使晶片製造商能獲得精確量測數據,加速提升高複雜度晶片設計的良率。」

圖說:應用材料發表新一代晶片製造產品,大幅提升AI效能, 圖為應材 PROVision 10 量測系統。

全新PROVision 10是頂尖的電子束量測系統,專為包括環繞式閘極電晶體與背面供電架構等先進邏輯晶片、次世代DRAM與3D NAND晶片而設計。是業界首款採用冷場發射(CFE)技術的量測系統,相較於傳統熱場發射(TFE)技術,可提升奈米級成像解析度達50%,成像速度提升達10倍。PROVision 10系統的次奈米級成像能力使其能穿透3D晶片的多個層次,提供整合式多層影像。該系統能進行直接晶片上對準量測與精確的關鍵尺寸(CD)量測,超越傳統光學系統的極限。其獨特功能支援關鍵製程的控制任務,例如極紫外光(EUV)層對準與奈米片型量測,以及GAA電晶體中的磊晶空隙偵測,使其成為2奈米及以下先進製程以及HBM整合的重要檢測工具。

PROVision 10系統獲多家領先的邏輯與記憶體晶片製造商採用。

這些新系統以及用於製造未來AI晶片的其他創新技術,已於應用材料SEMICON West 2025技術早餐會中發表。該場早餐會簡報已於2025年10月7日星期二美東時間上午9:00/太平洋時間上午6:00提供於應用材料網站

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