在全球范圍內(nèi),，作為EUV光刻機(jī)的唯一供應(yīng)商,，ASML在業(yè)內(nèi)受到的關(guān)注度越來(lái)越高,，特別是以臺(tái)積電為代表的先進(jìn)制程發(fā)展得風(fēng)生水起的當(dāng)下,，ASML的重要性與日俱增,。
本周,，ASML發(fā)布了2021第四季度和全年財(cái)報(bào),，內(nèi)容是一如既往的亮眼,。該公司2021年第四季度營(yíng)收為50億歐元,，凈利潤(rùn)為18億歐元，毛利率54.2%,，新增訂單金額71億歐元,，其中，26億歐元來(lái)自0.33 NA（數(shù)值孔徑）和0.55 NA EUV系統(tǒng)訂單,；2021年全年?duì)I收達(dá)186億歐元,，其中,，63億歐元來(lái)自于42臺(tái)EUV系統(tǒng)，全年凈利潤(rùn)59億歐元,，毛利率52.7%,。
ASML還公布了2022年第一季度財(cái)測(cè)，預(yù)估營(yíng)收凈額約33億到35億歐元,，預(yù)估2022全年的營(yíng)收凈額可比2021年增長(zhǎng)約20%,。
EUV光刻機(jī)重要性愈加凸出
EUV光刻機(jī)的波長(zhǎng)比現(xiàn)有的氟化氬 (ArF) 曝光短1/14，這有利于實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體最先進(jìn)制程的實(shí)現(xiàn),。近年來(lái),，對(duì)10nm以下先進(jìn)制程的需求不斷增長(zhǎng)，也增加了EUV曝光設(shè)備的供應(yīng),。由于EUV設(shè)備加工復(fù)雜,，ASML年產(chǎn)量也很小。最近,，ASML 正專注于提高其產(chǎn)能和供應(yīng)量,。
由于市場(chǎng)對(duì)最先進(jìn)制程工藝的需求增加和客戶群的擴(kuò)大，EUV光刻機(jī)供應(yīng)的數(shù)量將持續(xù)增長(zhǎng),。預(yù)計(jì)兩年內(nèi)累計(jì)供應(yīng)量將增加一倍以上,。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2020年第三季度~2021年第二季度這四個(gè)季度內(nèi),，ASML共向市場(chǎng)出貨了40 臺(tái)EUV設(shè)備，比前四個(gè)季度（2019年第三季度~2020年第二季度）的24臺(tái)增長(zhǎng)了66%,。
具體來(lái)看,，7nm~5nm邏輯芯片（以每月45000片晶圓計(jì)算）需要一臺(tái) EUV 設(shè)備來(lái)繪制一個(gè)EUV層。16nm以下DRAM（以每月10萬(wàn)片計(jì)算）一層需要1.5~2臺(tái)EUV設(shè)備,。作為全球最大的存儲(chǔ)芯片供應(yīng)商,，三星電子計(jì)劃將14nm DDR5 DRAM 的 EUV 應(yīng)用層數(shù)從 1 層增加到5層，而SK海力士也計(jì)劃增加EUV應(yīng)用層數(shù),，這些將推動(dòng)對(duì)EUV設(shè)備需求的增長(zhǎng),。
另外，繼三星電子在2018年首次引入 7nm 工藝的 EUV 設(shè)備后,，臺(tái)積電和 SK 海力士也進(jìn)入了 EUV 競(jìng)爭(zhēng),，市場(chǎng)規(guī)模一直在擴(kuò)大，因?yàn)槊绹?guó)的美光和英特爾也在推動(dòng)引入 EUV 設(shè)備,。
對(duì)于這樣的市場(chǎng)需求,，ASML首席執(zhí)行官 Peter Wennink表示，“我們計(jì)劃2022年將EUV設(shè)備的產(chǎn)量增加到55臺(tái),，并在2023年增加到60臺(tái),?！?兩年后，將有超過(guò)240臺(tái)EUV設(shè)備投入市場(chǎng),，超過(guò)迄今為止的累計(jì)供應(yīng)量,。
新版本EUV光刻機(jī)呼之欲出
目前，每臺(tái)EUV設(shè)備都有超過(guò) 100,000 個(gè)零組件,，它們需要40個(gè)貨運(yùn)集裝箱或四架大型噴氣式飛機(jī)來(lái)運(yùn)輸,，每個(gè)價(jià)值約1.4億美元。
為了滿足不斷進(jìn)化的先進(jìn)制程,，ASML正在研發(fā)更先進(jìn)的EUV光刻機(jī),，主要體現(xiàn)在高NA上。
與目前的EUV設(shè)備相比,，更高NA意味著更大,、更昂貴且更復(fù)雜。高NA設(shè)備具有更高的分辨率,，這將使芯片特征縮小1.7倍,，芯片密度增加2.9倍。這可以使客戶減少流程步驟的數(shù)量,，還可以顯著減少缺陷,、成本和芯片生產(chǎn)周期。
新的EUV設(shè)備,，其NA值將從0.33 提升至0.55,，以實(shí)現(xiàn)更高分辨率的圖案化。
據(jù)悉,，第一臺(tái)高NA設(shè)備仍在開發(fā)中,，預(yù)計(jì)2023年開始提供搶先體驗(yàn)，以便芯片制造商可以開始試驗(yàn)并學(xué)習(xí)如何使用它,?？蛻艨梢栽?024年將它們用于自己的研發(fā)，從2025 年開始,，這些高NA的EUV設(shè)備有望用于芯片量產(chǎn),。
更高的NA值允許在機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生更寬的EUV光束，然后再照射晶圓,。該光束越寬,，照射晶圓時(shí)的強(qiáng)度就越大，從而提高打印線條的準(zhǔn)確度,。這反過(guò)來(lái)又可以實(shí)現(xiàn)更小的幾何形狀和更小的間距,，從而增加密度。
ASML的新設(shè)備將允許芯片制造商制造2nm及以下制程的芯片,。
不過(guò),，高NA設(shè)備意味著高昂的價(jià)格,，據(jù)悉，每臺(tái)NA值為0.55的EUV設(shè)備價(jià)格將達(dá)到3 億美元,，是現(xiàn)有EUV設(shè)備的兩倍,，并且，它還需要復(fù)雜的新鏡頭技術(shù),。
目前,，制造先進(jìn)制程（如5nm、3nm）芯片的廠商不得不依賴雙重或三重圖案技術(shù),，這很耗時(shí),，而使用高NA EUV設(shè)備，他們能夠在單層中打印這些特征,，從而縮短周轉(zhuǎn)時(shí)間并提高工藝靈活性,。
先進(jìn)EUV爭(zhēng)奪戰(zhàn)打響
EUV光刻機(jī)，特別是最新設(shè)備的客戶是臺(tái)積電,、三星,、英特爾、SK海力士和美光,，目前來(lái)看,，前三家對(duì)于ASML產(chǎn)能的爭(zhēng)奪愈演愈烈。
上周,，臺(tái)積電公布其資本支出高達(dá)400億到440億美元,，且首度揭露用于2nm先進(jìn)制程投資，這也意味臺(tái)積電在2nm有重大突破,，并下單采購(gòu)高NA的EUV,，以投入2nm研發(fā)及試產(chǎn)。臺(tái)積電供應(yīng)鏈透露,，臺(tái)積電內(nèi)部規(guī)劃2nm試產(chǎn)部隊(duì)將于今年第四季度正式成軍。
據(jù)悉,，臺(tái)積電已經(jīng)獲得了目前市場(chǎng)上供應(yīng)的EUV設(shè)備的一半,。臺(tái)積電擁有約50臺(tái)EUV設(shè)備。鑒于EUV設(shè)備的獨(dú)家供應(yīng)體系,，快速確保設(shè)備安全將成為三星和SK海力士等半導(dǎo)體制造商面臨的挑戰(zhàn),。
有消息顯示，三星也在緊急搶購(gòu)一臺(tái)高NA EUV,，并要ASML直接拉到三星工廠內(nèi)進(jìn)行測(cè)試,，創(chuàng)下ASML直接出貨到客戶廠內(nèi)再測(cè)試的首例，可見(jiàn)臺(tái)積電與三星在先進(jìn)制程競(jìng)賽的激烈程度,。
三星表示,，該公司將于2022上半年推出3nm制程,，三星電子副會(huì)長(zhǎng)李在镕假釋出獄后，立即宣布未來(lái)3年投入240兆韓元(約2050億美元) ,，鞏固該公司在后疫情時(shí)代科技產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)地位,，稱該公司下一代制程節(jié)點(diǎn)3nm制程采用GAA（Gate-All-Around）技術(shù)不會(huì)輸給競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電。
三星強(qiáng)調(diào),，與5nm制程相比,，其首顆3nm制程GAA工藝芯片面積將縮小35%，性能提高 30% 或功耗降低 50%,。三星稱其3nm制程良率正在逼近4nm制程,，預(yù)計(jì)2022 年推出第一代3nm 3GAE技術(shù)，2023年推出新一代3nm 3GAP技術(shù),，2025年2nm 2GAP 制程投產(chǎn),。這些對(duì)先進(jìn)EUV設(shè)備的需求將不斷提升。
目前,，三星正在搶購(gòu)更多的EUV光刻機(jī),，以縮小與臺(tái)積電之間的數(shù)量差距。據(jù)統(tǒng)計(jì),，截止2020年,，臺(tái)積電的EUV光刻機(jī)數(shù)量約40臺(tái)，三星則是18臺(tái)左右,，不到臺(tái)積電的一半,。預(yù)計(jì)2022年三星會(huì)購(gòu)入大概18臺(tái)EUV光刻機(jī)，拉近與臺(tái)積電之間的數(shù)量差距,，總數(shù)將達(dá)到臺(tái)積電的60%左右,。
根據(jù)臺(tái)積電年報(bào)信息，3nm基于EUV技術(shù)展現(xiàn)優(yōu)異的光學(xué)能力,，與符合預(yù)期的芯片良率,，以減少曝光機(jī)光罩缺陷及制程堆棧誤差，并降低整體成本,，2nm及更先進(jìn)制程上將著重于改善極紫外光技術(shù)的質(zhì)量與成本,。
臺(tái)積電積極與ASML緊密合作，不僅取得EUV設(shè)備數(shù)量有優(yōu)勢(shì),，其設(shè)備技術(shù)的開發(fā)致關(guān)重要,，這也是其能超越三星、英特爾的關(guān)鍵原因之一,。
英特爾也在加大先進(jìn)EUV設(shè)備的投入,。
2021年，英特爾宣布重返晶圓代工市場(chǎng),，并在同年7月正式宣布推出先進(jìn)制程技術(shù)藍(lán)圖,，計(jì)劃在未來(lái)4年推出5個(gè)新世代芯片制程技術(shù),，并宣布將原本的10 nm Enhanced SuperFin正名為Intel 7，原先的7nm正名為Intel 4,，之后分別為Intel 3,、Intel 20A、Intel 18A 等,，也就是說(shuō)2025年就會(huì)達(dá)到2nm制程的領(lǐng)域,，目標(biāo)是趕超臺(tái)積電。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),，英特爾在爭(zhēng)奪ASML最先進(jìn)EUV光刻機(jī)方面不遺余力,。
本周，英特爾宣布領(lǐng)先于臺(tái)積電和三星訂購(gòu)了ASML的TWINSCAN EXE:5200光刻機(jī),。這是ASML正在開發(fā)的高NA EUV光刻機(jī),，單臺(tái)價(jià)格將達(dá)到3億美元。據(jù)悉,，其吞吐量超每小時(shí)220片晶圓,。按照ASML的規(guī)劃，TWINSCAN EXE:5200最快將于2024年底投入使用,，用于驗(yàn)證,，2025年開始用于芯片量產(chǎn)。
四年前,，英特爾也是第一個(gè)下單ASML第一代0.55 NA光刻機(jī)EXE:5000的公司,。
和0.33NA光刻機(jī)相比，0.55NA的分辨率從13nm升級(jí)到8nm,，可以更快更好地曝光更復(fù)雜的集成電路圖案,，突破0.33NA單次構(gòu)圖32nm到30nm間距的極限。EXE:5000有望率先用于3nm制程,，EXE:5200則很可能用于英特爾未來(lái)的20A或者18A制程,。
結(jié)語(yǔ)
2022年，隨著3nm制程的量產(chǎn),，市場(chǎng)對(duì)先進(jìn)EUV光刻機(jī)的需求量進(jìn)一步提升,，未來(lái)的2nm、1nm,，以及更先進(jìn)制程不斷迭代，為更先進(jìn)EUV設(shè)備的研發(fā)提供著動(dòng)力,，同時(shí)難度也在不斷增加,，產(chǎn)量恐怕會(huì)愈加吃緊，相應(yīng)的設(shè)備爭(zhēng)奪戰(zhàn)將會(huì)更加激烈,。
