面对全球芯片短缺,英特尔、台积电、三星等全球主要的半导体制造商纷纷扩大产能,这几家投入了数千亿美元新建工厂,然而芯片产能提升还要依赖生产设备的增长,其中ASML的光刻机是关键,强劲的产能需求使得10亿一台的EUV光刻机都是抢着买的,ASML作为光刻机的龙头企业,订单早已堆积成山了。


据路透社消息,全球光刻机龙头大厂ASML也要增产了。ASML在其新加坡工厂的开幕式上宣布,将继续在该工厂兴建第二座制造车间,预计将于2023年初投产。扩建完成后的工厂将让该公司在新加坡的产能提升到原来的3倍,同时全球产能也将倍增。ASML此举或有助于缓解全球芯片产能紧缺现状。


不过ASML在新加坡工厂的三倍产能并不代表着光刻机的整体产能也能提升那么多,因为ASML只在荷兰总部组装光刻机,全球6大生产基地的60多家工厂只是提供零部件,新加坡的工厂也是如此。


以最先进的 EUV 光刻机为例,长度超过 10 米、高度达 2 层楼的 EUV ,每台有超过 10 万个零件,加上 3000 条线缆、 4 万个螺栓及 2 公里长的软管等零组件,最大重量达 180 吨,仅仅是运输都要包三辆专机或者 20 多辆卡车。

近日,ASML CEO Peter Wennink曾表示:"未来两年内,芯片设备都将出现短缺,尽管ASML出货的光刻机每年都在增多,但仍无法满足市场需求,ASML确实需要将产能提高50%以上,但这非常需要时间。所以就算各大半导体巨头完成了新晶圆厂的建设,可能需要一段时间才能用上ASML的机器。”


Peter Wennink认为,半导体行业需要大量投资来增加产能,ASML正在与供应商一起评估如何增加产能。但Peter Wennink也坦言,目前还不清楚所需的投资规模,ASML拥有700家产品相关供应商,其中200家是关键供应商。所以,ASML能否顺利快速提升产能,还将很大程度上取决于供应链合作伙伴能否持续跟进。


世界上最大的芯片制造商们都需要这种设备。在生产处理器芯片的过程中,EUV 光刻机最昂贵。目前全世界只有阿斯麦(ASML)能制造出 EUV 光刻机。在过去的十年时间里,阿斯麦总共售出大约 140 套 EUV 光刻机,现在每一套系统的成本高达 2 亿美元。

未来,受益于全球先进制程需求的持续爆发,晶圆厂对EUV、DUV光刻机的需求将持续增加,预计2025年总体需求在313-452台。此次新加坡工厂的扩产主要围绕光刻机用零部件,符合ASML公司总体扩产的战略目标。

各大晶圆代工厂商频繁下单

由于EUV光刻系统中使用的极紫外光波长(13.5nm)相比DUV 浸入式光刻系统(193 nm)有着显着降低,多图案 DUV 步骤可以用单次曝光 EUV 步骤代替。可以帮助芯片制造商继续向7nm及以下更先进制程工艺推进的同时,进一步提升效率和降低曝光成本。


2017年,ASML的第一台量产的EUV光刻机正式推出。此后三星的7nm/5nm工艺,台积电的第二代7nm工艺和5nm工艺的量产均高度依赖于0.55数值孔径的EUV光刻机来进行生产。

目前英特尔、台积电、三星等头部的晶圆制造厂商正大力投资更先进的3nm、2nm技术,以满足高性能计算等先进芯片需求。而3/2nm工艺的实现则需要依赖于ASML新一代的高数值孔径 (High-NA) EUV光刻机EXE:5000系列。


ASML目前正在开发当中的高数值孔径 (High NA) EUV光刻机是基于 0.33 数值孔径透镜的 EUV 光刻系统的迭代产品,其具有 0.55 数值孔径的镜头,分辨率为 8 纳米。而现有的0.33 数值孔径透镜的 EUV 光刻系统的分辨率为 13 纳米,使得芯片制造商能够生产3/2nm及以下更先进制程的芯片,并且图形曝光的成本更低、生产效率更高。但是,High NA EUV光刻系统造价相比前代的EUV光刻机也更高了,达到了3亿美元。


据了解,EXE:5000主要面向的是3nm工艺。而第二代的0.55 NA EUV光刻机TWINSCAN EXE:5200将会被用于2nm工艺的生产。


值得注意的是,ASML总裁兼CEO温宁克透露,在2021年第四季度,ASML获得的价值为70.50亿欧元的新增订单当中,0.35 NA EUV光刻系统和0.55 NA EUV光刻系统的订单金额就达到了26亿欧元。


ASML表示,在2021年第四季度收到了一份TWINSCAN EXE:5000的订单。自2018年以来,ASML已经收到四份TWINSCAN EXE:5000的订单。


此外,今年1月19日,ASML宣布2022年一季度,其第二代High-NA光刻机TWINSCAN EXE:5200获得了首个订单,第二代High-NA光刻机被用于2NM制程芯片制造,有望在2024年实现交付。


结合2021年7月底,英特尔曾宣布将在2024年量产20A工艺(即2nm工艺),并透露其将率先获得业界第一台High-NA EUV光刻机。由此表明率先拿下首批第二代High-NA光刻机的企业或许正是英特尔。


此外,业界消息显示,台积电此前已经向ASML采购High-NA研发型EUV光刻机EXE:5000,在英特尔采购TWINSCAN EXE:5200后,台积电预计在今年会跟进下单TWINSCAN EXE:5200。


据日前外媒报道,根据ASML的路线图,TWINSCAN EXE:5000将会在今年下半年出货,每小时可生产185片晶圆。而TWINSCAN EXE:5200将会在2024年底出货,每小时可生产超过220片晶圆。



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