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台积电狂买EUV光刻机到底是为了啥?

时间:2024-07-02 阅读量:39

台积电2纳米先进制程产能将于2025年量产,设备厂正如火如荼交机,尤以先进制程所用之EUV(极紫外光曝光机)至为关键,今明两年共将交付超过60台EUV,总投资金额上看超过4,000亿元。在产能持续扩充之下,ASML在2025年交付数量成长将超过3成。

 

设备业者透露,EUV机台供应吃紧,交期长达16至20个月,因此2024年订单大部分会于后年开始交付;据法人估计,今年台积电EUV订单达30台、明年35台,不过会因为资本支出进行微幅调整。而除了研发中心之外,High-NA EUV明后年尚无量产设备规划。

 

ASML因应客户需求,于去年规划新产能,明年交付数量成长性明确。今年预估总交付数量达53台,而明年预计达到72台以上。

 

供应链指出,ASML对2025年度产能规划,EUV 90台、DUV 600台、High-NA EUV 20台目标并未改变,今年11月14将举行2024 Investor Day,将对下个五年提出最新蓝图。

 

台积电先进制程产能逐渐开出,以3纳米台南厂来说,第三季将进入量产,明年P8厂也会有EUV机台陆续导入,新竹宝山2纳米在接续三年EUV拉货动能强劲、高雄2纳米也同步进行。

 

供应链同时透露,台积美国P1A工程追加款项有望第三季到位,且该厂区已进入建设尾声,加上台积在国内外其余厂区建设需求,如新竹宝山、日本熊本、高雄楠梓及封测厂等、CSP资料中心建置需求,设备需求不看淡。

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

台积电EUV经验丰富,力压对手

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

尽管台积电不是第一家使用极紫外线(EUV) 微影的晶圆厂,第一头衔为韩国三星拿下,但可确定台积电仍是全世界EUV 用量最大代工厂。台积电多年来累积丰富EUV 经验,改善EUV 工具,提高效率与产能,并降低成本。台积电年度技术论坛欧洲场详细说明。

 

外媒报导,台积电2019 年开始N7+ 制程改用EUV 生产,当时台积电的EUV 设备占全球市场42%。即使ASML 2020 年增加EUV 出货量,台积电的EUV 还占全球50%。今年台积电EUV 比2019 年增加十倍,虽三星和英特尔都在提高EUV 产能,但台积电仍占全球EUV 总数56%。可说台积电很早就决定大规模使用EUV。

 

台积电EUV 生产晶圆量增幅,比EUV 拥有数更大,台积电以EUV 生产晶圆量是2019 年30 倍。显然都透过台积电开发的创新技术。

 

台积电2019 年以来,透过EUV 生产晶圆产能提高两倍,还大幅改善EUV 光罩,寿命提高四倍,光罩产量提高4.5 倍,并缺陷率大幅降低80 倍。虽EUV 耗电量惊人,但台积电设计未公开节能技术,将EUV 功耗降低24%。台积电还计划2030 年每套EUV 每片晶圆生产能效提高1.5 倍。

 

考虑到台积电已用标准型EUV 达成所有制程改进,有信心继续生产尖端晶片。尽管对手英特尔Intel 18A 以下节点全力采用Hgih NA EUV,反观台积电,经过时间考验的标准型EUV 推动先进制程发展,避免陷入过快转换制程的成本陷阱,同时也获成熟技术效益。

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1nm 才会采用High NA EUV

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

在芯片制造机器领域,荷兰的 ASML 占据主导地位,生产最先进的机器。就像代工厂随着时间的推移转向更小的节点一样,ASML 也制造了具有更先进技术的新机器,台积电和英特尔等公司需要购买这些机器才能保持领先地位。最先进的机器是高数值孔径 (高 NA) EUV 机器,英特尔已经宣布将购买这些机器。尽管人们可能预计台积电也会加入这趟列车,但新报告表明,它计划等到 1nm 工艺到来后再这样做,预计 1nm 工艺将在 2030 年左右问世。

 

有关台积电计划的报道来自多个来源,最新的是《电子时报》。该出版物报道称,根据“晶圆厂工具制造商”的消息来源,台积电预计不会在其即将推出的 2nm 和 1.4nm 节点上使用High NA 机器,这两个节点预计将在 2025 年和 2027 年左右推出。相反,它将等到 1nm,这可能在大约六年后出现,这使得台积电在采用最新芯片制造技术时落后其竞争对手几年。

 

 

这家全球最大半导体工厂的延迟令人十分好奇,据Tom's Hardware 称,这可能与成本有关。这些机器价格高得离谱,类似于《WarGames》中的 WOPR 等房间大小的计算机,因此购买和安装它们是一项艰巨的任务。此前,分析师还表示,考虑到成本,采用High NA 机器在财务上没有什么意义——据报道,每台机器的成本是现有Low NA 机器的两倍,为 3 亿至 4 亿美元——但 ASML 断然否认了这一说法。Tom's Hardware指出,ASML 高管指责分析师低估了改用高 NA 机器的好处。

 

选择Low NA 还是High NA 的关键在于,人们争论制作掩模版是一次曝光还是多次曝光。Low NA 机器需要多次曝光,这会增加出现缺陷的几率,从而降低产量。High NA 机器只需一次曝光即可完成,从而降低了复杂性和出现错误的几率,同时还节省了制造过程的时间。正如 Tom 所说,现有的 13nm 机器两次曝光就能制作出与High NA 8nm 机器一次曝光相同的掩模版。现在升级并不是保持领先地位的必要条件,这就是为什么像台积电这样的公司可能想要等待一段时间。

 

尽管采用这项技术涉及无数因素,但英特尔和 ASML 于 2022 年宣布将合作开发高 NA 机器,预计这些机器将于 2025 年投入使用。英特尔预计将在英特尔 18A 之后的节点上开始使用这些机器,这可能是 1.4nm 工艺,但英特尔尚未正式透露这一点。不过,该公司将于 2 月 21 日举办代工厂活动,预计将在活动中扩展其工艺路线图,因此我们很快就会知道英特尔的发展方向。


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