EUV加速入場,先進工藝競爭加劇
在近日召開的“2022半導(dǎo)體EUV生態(tài)系統(tǒng)全球大會”上,全球最大的光刻機供應(yīng)商荷蘭ASML表示,今年其極紫外光刻機(EUV)生產(chǎn)量將超過50臺。EUV的供應(yīng)一直受到產(chǎn)能不足的限制。但從2019年的22臺增加至今年的50臺,預(yù)計ASML的EUV出貨總量已達到180臺,呈現(xiàn)加速入場之勢。與此同時,三星、臺積電和英特爾也在不斷強化2/3nm的開發(fā)進程。EUV的加速入場亦將加劇芯片三巨頭在先進工藝領(lǐng)域的爭
2022-12-19 10:08:06
來源:中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 陳炳欣??

在近日召開的“2022半導(dǎo)體EUV生態(tài)系統(tǒng)全球大會”上,全球最大的光刻機供應(yīng)商荷蘭ASML表示,今年其極紫外光刻機(EUV)生產(chǎn)量將超過50臺。EUV的供應(yīng)一直受到產(chǎn)能不足的限制。但從2019年的22臺增加至今年的50臺,預(yù)計ASML的EUV出貨總量已達到180臺,呈現(xiàn)加速入場之勢。與此同時,三星、臺積電和英特爾也在不斷強化2/3nm的開發(fā)進程。EUV的加速入場亦將加劇芯片三巨頭在先進工藝領(lǐng)域的爭奪。

2025年EUV年產(chǎn)能將達90臺

近日,ASML表示,其EUV產(chǎn)量預(yù)計將從2019年的22臺,增加到2020年的32臺,2021年增加到42臺,今年將超過50臺。ASML還也宣布了擴產(chǎn)計劃,到2025-2026年將EUV和DUV的產(chǎn)能分別提升到90臺和600臺。對于業(yè)界更為關(guān)注的下一代高數(shù)值孔徑極紫外光刻機(High-NA EUV),ASML也做了新的披露。High-NA EUV的初期版本,預(yù)計將于明年年底推出,并于2025年年底正式商用。

根據(jù)專家的介紹,相比DUV 浸沒式光刻機采用193nm波長的深紫外光,EUV光刻系統(tǒng)中使用的極紫外光波長僅為13.5nm。其單次曝光就可以替代DUV的多重曝光步驟,可以幫助芯片制造商繼續(xù)向7nm及以下更先進的工藝推進,同時提升效率和降低曝光成本。然而,目前芯片制造商已將制造工藝推進到3nm左右,如果要繼續(xù)推進到2nm制程甚至更小的尺寸,就需要更高數(shù)值孔徑(NA)的High-NA EUV。相比目前的0.33數(shù)值孔徑的EUV光刻機,High-NA EUV光刻機將數(shù)值孔徑提升到0.55,可以進一步提升設(shè)備的分辨率,通過多重曝光技術(shù)可支持2nm及以下芯片工藝的制造。

目前,臺積電、三星、英特爾等頭部芯片制造商正在大力投資更先進的3nm、2nm技術(shù),以滿足高性能計算的需求。ASML新一代的高數(shù)值孔徑 High-NA EUV光刻機也就成為了爭奪的關(guān)鍵。早在2021年7月,英特爾就宣布將在2024年量產(chǎn)Intel 20A工藝(相當(dāng)于2nm),并透露將率先采用High-NA EUV。今年9月,臺積電研究發(fā)展資深副總經(jīng)理米玉杰也對外表示,臺積電將在2024年取得ASML新一代High-NA EUV光刻機,為客戶發(fā)展相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施與架構(gòu)解決方案。

光刻機的爭奪也推動了ASML業(yè)績的增長。ASML首席執(zhí)行官兼總裁Peter Wennink表示,雖然當(dāng)前宏觀環(huán)境帶來了短期的不確定性,但市場對其的長期需求和公司產(chǎn)能仍將穩(wěn)定發(fā)展。不斷擴大的應(yīng)用空間和行業(yè)創(chuàng)新將繼續(xù)推動半導(dǎo)體市場的增長。財報顯示,ASML2022年第三季度實現(xiàn)凈銷售額58億歐元,毛利率為51.8%,凈利潤17億歐元;預(yù)計第四季度凈銷售額約為61億至66億歐元,毛利率約為49%;基于第四季度預(yù)期的中位數(shù),預(yù)計2022年營收約為211億歐元。

芯片大廠加緊爭購EUV

目前,三星、臺積電和英特爾均在強化先進工藝的開發(fā),EUV的加速入場則將加劇這一爭奪態(tài)勢。根據(jù)TrendForce集邦咨詢的報告,在今年第二季度前十大晶圓代工產(chǎn)值中,臺積電第二季度營收為181.5億美元,5/4nm營收季增約11.1%,是第二季度營收表現(xiàn)最佳的工藝節(jié)點,7/6nm工藝節(jié)點營收環(huán)比增長2.8%。而現(xiàn)階段,臺積電的主要目標(biāo)是提升3nm工藝的產(chǎn)量和良品率,并于2025年量產(chǎn)2nm工藝。其中,3nm工藝的升級版N3S、N3P將采用EUV,2nm工藝節(jié)點將使用Gate-all-around FETs(GAAFET)晶體管,相比3nm有10%~15%的性能提升,功耗降低25%~30%,生產(chǎn)中需要使用到High-NA EUV。臺積電業(yè)務(wù)開發(fā)資深副總經(jīng)理張曉強表示,2024年有望取得High-NA EUV設(shè)備,初期將主要用于與合作伙伴共同研究,尚不會量產(chǎn),具體的量產(chǎn)將會是在2025年。

三星在5/4nm時代因良率不佳導(dǎo)致訂單落后于臺積電后,希望通過下一代的產(chǎn)品技術(shù)革新扭轉(zhuǎn)局面。今年6月三星量產(chǎn)其第一代3nmGAE工藝。3nm GAP(GAA-Plus)是第一代3nm工藝的升級版,預(yù)計將于2024年推出。為了支持先進工藝的開發(fā)與量產(chǎn),三星電子副會長李在镕今年6月即赴歐與ASML簽署項協(xié)議,搶購EUV設(shè)備,預(yù)訂明年推出的High-NA EUV。

英特爾的追趕也很快,2021年量產(chǎn)Intel 7(相當(dāng)于10nm)工藝,今年下半年量產(chǎn)或做好量產(chǎn)Intel 4(相當(dāng)于7nm)的準(zhǔn)備。2023年,英特爾將發(fā)布代號為Meteor Lake CPU的第14代酷睿,使用Intel 4。這是英特爾第一個將使用EUV的生產(chǎn)節(jié)點。此后,英特爾還將量產(chǎn)Intel20A,它將廣泛使用EUV最大限度地提高晶體管密度,提供體面的性能改進,并降低功耗。在英特爾的計劃中,這一工藝平臺將與臺積電第二、第三代3nm工藝技術(shù)(N3S、N3P)展開競爭。英特爾還在準(zhǔn)備Intel18A(相當(dāng)于1.8nm),進一步提高產(chǎn)品的PPA(性能、功率、面積)。對于Intel18A,英特爾計劃使用High-NA EUV。

可以看出,三星、臺積電和英特爾三大芯片廠商都在致力于推進先進工藝,從10nm、7/5nm向3/2nm演進,并將關(guān)鍵時點放在了2024-2025年。這也是EUV放量以及新一代High-NA EUV量產(chǎn)的時間。EUV及新一代High-NA EUV的加速入場加劇了競爭過程。

半導(dǎo)體專家莫大康撰文指出,對于2納米技術(shù),從工藝技術(shù)路徑方面,三巨頭可能無大的差異,都是從FinFET,走向GAA,再有一些變異,而采用的設(shè)備都一樣,均為ASML的High-NA EUV光刻機。因此,從理論上講,三家都可能成功,其中的差異化在于良率、產(chǎn)能及生產(chǎn)線管理等方面。但換一個角度來看,EUV設(shè)備應(yīng)用的好壞,也在很大程度上,影響著三大廠商在先進工藝領(lǐng)域的競爭進程。

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