近日,,產(chǎn)業(yè)鏈的消息人士@手機(jī)晶片達(dá)人稱,,由于先進(jìn)制程產(chǎn)能利用率開始下滑,,而且評估之后下滑時(shí)間會持續(xù)一段周期,臺積電計(jì)劃從年底開始,,將部分EUV設(shè)備關(guān)機(jī),,以節(jié)省EUV設(shè)備巨大的耗電支出。
EUV光刻機(jī)被譽(yù)為芯片制造上的“明珠”,,專門用于生產(chǎn)高端芯片,,該設(shè)備生產(chǎn)一天需要3萬度電左右,一年耗電大約1000萬度,,是十足的“電老虎”,。
據(jù)了解,目前臺積電擁有大約80臺EUV光刻機(jī),,主要用于7nm,、5nm及以下的先進(jìn)工藝,今年9月份還會量產(chǎn)3nm工藝,都需要EUV光刻機(jī),,這也導(dǎo)致了臺積電在電能方面的消耗極大,。
結(jié)合最近產(chǎn)業(yè)曝出的消息來看,臺積電內(nèi)部決定放棄N3工藝,,轉(zhuǎn)而在2023年下半年量產(chǎn)降本的N3E工藝,,原因是N3工藝目前幾乎沒有客戶用得上,。就臺積電目前的大客戶蘋果而言,,在即將發(fā)布的iPhone14系列上的A16處理器不急著上3nm工藝,而是保持采用4nm工藝,,再加上3nm的能效問題,,蘋果連初代3nm芯片的計(jì)劃都取消了。
除了蘋果以外,,華為海思由于某些原因,,也無法繼續(xù)與臺積電合作并從后者處獲得3nm工藝芯片。這也導(dǎo)致了幾乎沒有客戶能夠采用臺積電3nm工藝打造芯片產(chǎn)品,,畢竟一套3nm的光罩費(fèi)用要上億美金,,成本巨大。另一方面,,市場現(xiàn)階段PC,、手機(jī)、顯卡等產(chǎn)品的需求下滑,,先進(jìn)工藝生產(chǎn)的芯片也受到不小影響,。
與DUV(深紫外光)光刻機(jī)相比,EUV光刻機(jī)的吞吐量相對較低,,每小時(shí)可曝光處理的晶圓數(shù)量約在120片-175片之間,,技術(shù)改進(jìn)后,速度可以提升至275片每小時(shí),。但相對而言,,EUV生產(chǎn)效率還是更高,原因在于1層EUV晶圓通??梢源?-4層DUV晶圓,。
據(jù)悉,晶圓制造采用的主流光源是氬氟激光,,波長為193nm,,而極紫外光的波長只有13.5nm,EUV光刻即以其作為光源,。
EUV耗電量高的原因主要有幾個方面:
一,,要激光高功率的極紫外光,需要通過功耗極大的激光器,這個過程會產(chǎn)生大量熱量,,因此也需要優(yōu)秀且完備的冷卻,、散熱系統(tǒng)來保證設(shè)備正常工作,而激發(fā)極紫外光和冷卻散熱都需要消耗大量電力,。
二,、光前進(jìn)到晶圓的過程中,需要經(jīng)過十幾次反射鏡修正光路方向,,而每經(jīng)過一次反射,,會有約30%的損耗,最終大約只有不到2%的光線到達(dá)晶圓,。過程中損耗的能量,,也大量會轉(zhuǎn)化成熱量,這又帶來大量的散熱工作,,又轉(zhuǎn)化成電力消耗,。
三,晶圓廠產(chǎn)能很多時(shí)候吃緊,,為提高產(chǎn)能,,晶圓廠會進(jìn)一步提升光源功率,從而提升曝光的節(jié)奏,,這又帶來更多的用電,。
綜合而言,EUV光刻機(jī)的耗電問題,,本質(zhì)是從光源激發(fā)到晶圓生產(chǎn)過程中極低的能源轉(zhuǎn)換率,。
值得注意的是,盡管EUV光刻機(jī)研發(fā)成本高昂,,但依然受到全球各大晶圓廠的追捧,。據(jù)悉,ASML計(jì)劃在2024年量產(chǎn)出貨新一代的NA EUV光刻機(jī),,助力臺積電,,三星等企業(yè)完成2nm芯片的生產(chǎn)。并且到時(shí)候ASML會大幅度提升現(xiàn)款的EUV光刻機(jī)產(chǎn)能,,預(yù)計(jì)2025年左右可具備年產(chǎn)90臺EUV光刻機(jī)的能力,。
旺盛的市場需求給ASML帶來很大的生產(chǎn)壓力,雖然有大量的訂單涌入,,但由于供應(yīng)鏈“斷供”影響,,ASML的很多訂單難以交付。雖然臺積電和三星今年采購的EUV光刻機(jī)訂單量達(dá)到了40臺,,但ASML在第一季度出貨EUV光刻機(jī)的數(shù)量只有3臺,,按這個出貨量來計(jì)算,ASML全年交付的EUV光刻機(jī)訂單只有十多臺。當(dāng)然,,經(jīng)過ASML對供應(yīng)鏈的調(diào)整,,交付數(shù)量應(yīng)該會有所提升,據(jù)ASML透露,,今年或只能完成60%的訂單量,。
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