近日,,產(chǎn)業(yè)鏈的消息人士@手機晶片達人稱,,由于先進制程產(chǎn)能利用率開始下滑,而且評估之后下滑時間會持續(xù)一段周期,,臺積電計劃從年底開始,,將部分EUV設備關機,以節(jié)省EUV設備巨大的耗電支出,。
EUV光刻機被譽為芯片制造上的“明珠”,,專門用于生產(chǎn)高端芯片,該設備生產(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,,主要用于7nm、5nm及以下的先進工藝,,今年9月份還會量產(chǎn)3nm工藝,,都需要EUV光刻機,這也導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的光罩費用要上億美金,,成本巨大。另一方面,,市場現(xiàn)階段PC、手機,、顯卡等產(chǎn)品的需求下滑,,先進工藝生產(chǎn)的芯片也受到不小影響。
與DUV(深紫外光)光刻機相比,,EUV光刻機的吞吐量相對較低,,每小時可曝光處理的晶圓數(shù)量約在120片-175片之間,技術(shù)改進后,,速度可以提升至275片每小時,。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)能很多時候吃緊,,為提高產(chǎn)能,晶圓廠會進一步提升光源功率,,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計劃在2024年量產(chǎn)出貨新一代的NA EUV光刻機,,助力臺積電,三星等企業(yè)完成2nm芯片的生產(chǎn),。并且到時候ASML會大幅度提升現(xiàn)款的EUV光刻機產(chǎn)能,,預計2025年左右可具備年產(chǎn)90臺EUV光刻機的能力。
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光刻機訂單量達到了40臺,,但ASML在第一季度出貨EUV光刻機的數(shù)量只有3臺,按這個出貨量來計算,,ASML全年交付的EUV光刻機訂單只有十多臺,。當然,,經(jīng)過ASML對供應鏈的調(diào)整,交付數(shù)量應該會有所提升,,據(jù)ASML透露,,今年或只能完成60%的訂單量。
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