近期三星為爭搶EUV設(shè)備，高層頻頻傳出密訪ASML，EUV的重要性早已不言而喻,。提到EUV,，大家首先想到的就是ASML，ASML并不是一個家喻戶曉的名字,，但他卻是現(xiàn)代技術(shù)的關(guān)鍵。因為它提供了制造半導體必不可少的“光刻”機器，在摩爾定律即將發(fā)展到盡頭的現(xiàn)在,，可以說，得EUV者得先進工藝。雖然在EUV相關(guān)設(shè)備市場中,，荷蘭ASML壟斷了核心光刻機,，但在“極紫外光刻曝光”周邊設(shè)備中，日本設(shè)備廠家的存在感在逐步提升,，尤其在檢測,、感光材料涂覆、成像等相關(guān)設(shè)備方面,，日本的實力也是不容忽視的,。
廠商們“慌慌張張”，不過EUV幾臺
半導體邏輯制程技術(shù)進入到7納米以下后,，由于線寬過細,，因此需要EUV設(shè)備做為曝光媒介，未來先進半導體邏輯芯片制程將向下推進到3納米,、2納米,，甚至是1納米制程，屆時EUV設(shè)備將會出現(xiàn)再度升級,。除此之外,，不僅邏輯晶圓制程需要EUV設(shè)備之外，就連未來量產(chǎn)DRAM也需要EUV設(shè)備,。
因此除了臺積電,、三星及英特爾等晶圓廠爭搶EUV，后續(xù)包含美光,、SK海力士也需要大量EUV設(shè)備,。乘著5G普及的“順風”，半導體微縮化需求逐步高漲,，半導體廠家加速導入EUV,，EUV設(shè)備成為炙手可熱的產(chǎn)品。
所以三星電子李在镕副會長于10月13日緊急訪問了荷蘭的半導體設(shè)備廠家——ASML,，并與ASML的CEO Peter Wennink先生,、CTO Martin van den Brink先生進行了會談，那么三星能得到幾臺EUV設(shè)備呢,？
圖片出自：biz-journal
讓我們來回看下全球唯一的EUV設(shè)備生產(chǎn)商ASML的歷年出貨量,，ASML在2015年出貨了6臺、2017年10臺,，2018年18臺,，2019年26臺，預計2020年出貨36臺,。然而,，Open PO數(shù)量在不斷增長,，在2020年的第二季度已經(jīng)達到了56臺。據(jù)biz-journal推測,，在ASML 2020年出貨的36臺設(shè)備中大部分都是出給臺積電的,。如果三星電子也購買了EUV設(shè)備，最多也就是1-2臺,?？梢酝茰y，在2020年年末各家廠家持有的EUV設(shè)備數(shù)量如下,，TSMC為61臺,，三星電子最多為10臺左右。
外電報導也指出,，ASML目前已經(jīng)生產(chǎn)及接單的EUV設(shè)備大約落在70臺左右水準,，臺積電已經(jīng)獲得過半設(shè)備，三星才獲得10臺,，雖然李在镕親自出訪ASML,，也才多獲得9臺，僅接近臺積電當初剛跨入EUV世代的水準,，三星先進制程晶圓供給量遠低于臺積電,。
后續(xù)TSMC每年會引進約20-30臺EUV設(shè)備，預計在2025年末會擁有約185臺EUV設(shè)備（甚至更多）（注）,，另一方面,，三星電子的目標是在2025年末擁有約100臺EUV設(shè)備，從ASML的生產(chǎn)產(chǎn)能來看,，相當困難,。
日本的EUV設(shè)備實力
上文我們所說的都是ASML的EUV曝光設(shè)備（也就是我們常說的EUV光刻機），這是EUV核心設(shè)備,。但EUV相關(guān)設(shè)備中還包含光掩模缺陷檢測設(shè)備和涂覆顯影設(shè)備,，這可以稱作是EUV的周邊設(shè)備，在這兩大EUV設(shè)備領(lǐng)域中,，日本廠商有著不容小覷的市占率,。
圖源：日經(jīng)中文網(wǎng)
首先來看缺陷檢測設(shè)備,，如果作為原始電路板的光掩模中存在缺陷,，則半導體的缺陷率將相應增加。最近幾年需求增長尤其旺盛的是EUV光罩（半導體線路的光掩模版,、掩膜版）檢驗設(shè)備,，在這個領(lǐng)域，日本的Lasertec Corp.是全球唯一的測試機制造商,，Lasertec公司持有全球市場100%的份額,。
圖片出自：雅虎新聞
2017年，Lasertec解決了EUV難題的關(guān)鍵部分，當時該公司創(chuàng)建了一款可以檢查空白EUV掩模內(nèi)部缺陷的機器,。2019年9月,，它又推出了可以對已經(jīng)印有芯片設(shè)計的模板進行相同處理的設(shè)備，從而又創(chuàng)建了另一個里程碑,。
據(jù)雅虎新聞報道,，Lasertec公司2020年7月-9月期間的半導體相關(guān)設(shè)備的訂單金額是去年同期的2.6倍。為滿足市場的需求,，目前已經(jīng)增加了數(shù)家代工企業(yè),。傳統(tǒng)的檢查EUV光掩膜的方法主要是將深紫外光（DUV）應用于光源中，而EUV的波長較DUV更短,，產(chǎn)品缺陷檢測靈敏度更高,。DUV光雖然也可以應用于當下最先進的工藝5納米中，而Lasertec公司的經(jīng)營企劃室室長三澤祐太朗指出,，“隨著微縮化的發(fā)展,，在步入2納米制程時，DUV的感光度可能會不夠充分”,！即,，采用EUV光源的檢測設(shè)備的需求有望進一步增長。
Lasertec總裁Osamu Okabayashi此前曾指出,，“邏輯芯片制造商將首先采用EUV技術(shù),，隨后將是內(nèi)存芯片制造商，但真正的訂單量將在它們達到量產(chǎn)階段時到來,?！監(jiān)kabayashi預計每個客戶可能需要幾個測試設(shè)備，每個設(shè)備的成本可能超過43億日元（4000萬美元）,，建造時間長達兩年,。芯片制造商在其掩膜車間至少需要一臺機器，以確保模板打印正確,。而晶圓廠則需要測試設(shè)備來觀察由于集中的光線反復投射到芯片設(shè)計模板上而造成的微觀磨損,。
日本另一個占據(jù)100%市場份額的是東京電子的EUV涂覆顯影設(shè)備，該設(shè)備用于將特殊的化學液體涂在硅片上作為半導體材料進行顯影,。1993年東電開始銷售FPD生產(chǎn)設(shè)備涂布機/顯影機,，2000年交付了1000臺涂布機/顯影機“ CLEAN TRACK ACT 8”。
東京電子的河合利樹社長指出,，如果EUV的導入能促進整個工序的技術(shù)進步的話,，與EUV沒有直接聯(lián)系的工序數(shù)也會增加。此外,，各種設(shè)備的性能也會得以提高,。另外,，對成膜、蝕刻設(shè)備等也會帶來一定的影響,。據(jù)悉到2021年3月,，東京電子計劃投資至少12.5億美元用于研發(fā)，來應對光刻設(shè)備市場的需求,。
日本其他EUV實力
除了EUV設(shè)備,，日本在EUV光刻膠和EUV激光光源方面也是數(shù)一數(shù)二的。
在光刻膠領(lǐng)域,，日本是全球的領(lǐng)先廠商,，尤其是在EUV光刻膠方面，他們的市場占比更是高達90%,，然而他們似乎并沒有放慢腳步,。
據(jù)《日經(jīng)新聞》日前報導，富士膠片控股公司和住友化學將最早在2021年開始提供用于下一代芯片制造的材料,，這將有助于智能手機和其他設(shè)備向更小,、更節(jié)能等趨勢發(fā)展。富士膠片正投資45億日元（4,260萬美元）,，在東京西南部的靜岡縣生產(chǎn)工廠配備設(shè)備,，最早將于2021年開始批量生產(chǎn)。該公司表示,，使用該產(chǎn)品,，殘留物更少，從而減少了有缺陷的芯片,。 同時,，住友化學將在2022財年之前為大阪的一家工廠提供從開發(fā)到生產(chǎn)的全方位光刻膠生產(chǎn)能力。
光源可靠性也是光刻機的重要一環(huán),。日本的Gigaphoton是在全球范圍內(nèi)能夠為光刻機提供激光光源的兩家廠商之一（另外一家是Cymer,，該公司于2012年被ASML收購）。Gigaphoton正期待卷土重來,，因為在EUV出現(xiàn)之前,，該公司就已成為光刻機光源領(lǐng)域的前兩名。但是,，由于諸如ASML收購競爭對手之類的原因,，它目前正在失去其地位。在ASML推出EUV下一代設(shè)備之前,，Gigaphoton努力開發(fā)高輸出光源組件,，以重新獲得市場份額。
GIGAPHOTON 是一家相對較年輕的公司,，成立于2000年,。Gigaphoton一直在積極開發(fā)極紫外（EUV）光刻技術(shù)，以作為超越ArF光刻技術(shù)時代的下一代光刻技術(shù)之一,。Gigaphoton已經(jīng)開發(fā)了一種使用激光產(chǎn)生等離子體（LPP）方法的EUV光源,，該方法通過將脈沖激光輻射到Sn靶上來從高溫等離子體產(chǎn)生EUV光。目前,，該公司正在開發(fā)量產(chǎn)的光源并取得穩(wěn)定的進展,。
此外，在電子束掩膜光刻設(shè)備市場,，東芝集團旗下的NuFlare Technology緊緊追趕東京電子顯微鏡制造商JEOL與奧地利IMS Nanofabrication的聯(lián)盟,，正在集中開發(fā)能夠發(fā)射26萬束激光的“多光束”設(shè)備。為了防止被全球最大的光掩膜板制造商Hoya收購,，今年一月份起,，東芝加強對NuFlare Technology的控制，向后者增派25名工程師及其他管理者,，以期在2020財年實現(xiàn)下一代EUV適用設(shè)備出貨,。
寫在最后
在光刻設(shè)備領(lǐng)域，尼康和佳能曾席卷全球市場,，但在與ASML的競爭中失敗并在EUV開發(fā)方面落后,。由上文我們可以看出，在EUV的周邊設(shè)備領(lǐng)域以及材料方面,，日本仍然盤踞著幾大龍頭,。但未來隨著產(chǎn)品和設(shè)備技術(shù)復雜性的增加以及相關(guān)成本的增加，向EUV光刻技術(shù)的過渡將不可避免地減少市場參與者的數(shù)量,。
但關(guān)于EUV,，也有一些令人擔憂的因素。一臺尖端EUV曝光設(shè)備的價格高達1.2億人民幣（甚至更高）,，且周邊設(shè)備的價格也很昂貴,。可以預想,，隨著半導體微縮化的發(fā)展,，半導體的成本價很可能會超過之前的完成品價格。日立高科技的石和太專務(wù)執(zhí)行董事曾提出,，“在微縮化技術(shù)的極限到來之前,，經(jīng)濟價值的極限應該會率先到來！”
在如今的半導體行業(yè),，人們在想方設(shè)法提高半導體的性能,，如縱向堆疊多個半導體芯片的“立體化”方法，即不通過微縮化來提高性能,。希望全球的半導體設(shè)備廠家具有前瞻性,，能夠預想到EUV微縮化到底能持續(xù)到什么時候,。