摩爾定律的推進速度不再像以前那樣快,在 2 納米以下甚至進入埃級別,競爭對手正在努力追趕。荷蘭半導體設備制造商ASML能否繼續保持其在極紫外(EUV)光刻設備市場的壟斷領先地位?
全球最先進的高數值孔徑 EUV 機器會成為客戶實現技術跨越的終極武器嗎?地緣政治的不確定性將如何改變ASML未來的戰略?
TechInsights 副主席 G. Dan Hutcheson 自 1970 年代以來一直報道 ASML,當時 ASML 還是飛利浦的子公司,而《焦點 – ASML 之路》一書的作者、荷蘭報紙 NRC 的記者 Marc Hijink進行一次富有洞察力的演講來解決這些問題。
應對地緣政治的不確定性
盡管ASML和其他半導體設備供應商受益于美國對中國出口管制所驅動的需求,但隨著額外產能和生態系統的建立,地緣政治可能對該行業產生長期影響。
Hutcheson 和 Hijink 看到 ASML 追隨客戶的腳步,將其生產從西太平洋走廊分散到美國和歐洲。盡管如此,其客戶晶圓廠運營的效率可能仍令人擔憂。
“我們正處于一個工具利用率較低的新世界,” Hutcheson說,“問題是,如果你找不到工人來運行工具或修理它們,讓它們保持運行,你的晶圓廠是沒用的。”
Hijink觀察到,盡管各國和地區都在努力本土化,但由于韓國和中國臺灣仍然是ASML擴張的重要組成部分,因此存在人才短缺問題,亞洲未來仍將是重要的芯片生產中心。
ASML的壟斷地位不太可能受到挑戰
然而,Hijink 警告說,“ASML 最擔心的是,目前對中國技術的限制甚至可能會在長期內刺激它并造成更大的問題。”他指出,中國越少獲得這些西方光刻工具,中國公司就越傾向于建造自己的光刻工具。 “盡管他們現在可能無法與ASML和尼康競爭,但從長遠來看,你會看到更多的增長空間和研發資金。”
然而,Hutcheson 認為,如果沒有大量政府補貼,任何公司都無法挑戰 ASML 光刻機的壟斷地位。 “五年前,我提出了這樣一條格言:一個市場可以維持的無補貼競爭對手的數量等于市場總規模的 1/5 除以開發新一代技術的成本,然后減去該成本的 1.5 倍, ” Hutcheson說。 “為了吸引市場上的另一個競爭對手,風險門檻必須足夠低,以便有足夠的可用研發來支持開發比當時市場上現有的工具至少多 1.5 種的工具。”
在這 5 年里,這個最大值保持在 100 個左右,或者說半導體設備的子市場越來越多,這解釋了市場整合的原因,從 20 世紀 80 年代的 20 多家半導體設備制造商到現在只有少數幾家。Hutcheson解釋說。
作為半導體行業的資深人士,Hutcheson見證了ASML是如何通過更好的管理和技術發展在過去四十年的滄桑中生存下來的。 Hijink補充說,ASML之所以能活下來,是因為盡管多次瀕臨破產,但在低周期時,它在研發上的投入超過了它,并巧妙地邀請了客戶臺積電、英特爾和三星投資,共同開發EUV機器。
通過這筆投資,ASML成功獲得資金收購了總部位于圣地亞哥的光源公司Cymer,并與德國鏡頭制造商蔡司建立了戰略聯盟。這些關鍵部件和電子束技術創造了 ASML 的成功秘訣,是競爭對手無法復制的。
然而,重復這樣的成功變得越來越困難。Hutcheson引用了臺積電首任研發總裁、英偉達公司的約翰·陳的話:“沒有一家公司能夠獨自完成這件事,因為研發變得越來越昂貴。”產業合作。”
Hutcheson 估計,從頭開始開發一種新的 EUV 工具的成本將需要數萬億美元,這相當于一些國家的國內生產總值,而且這是假設人們繞過了所有的知識產權壁壘。 “在某種程度上,它創造了公平的地緣政治競爭環境。因此,也許 EUV 應該獲得諾貝爾和平獎,因為沒有國家可以攻擊任何其他國家,除非他們擁有 EUV,” Hutcheson打趣道。
高數值孔徑機器能否幫助技術跨越?
隨著英特爾、三星和臺積電的目標是在未來幾年量產 2nm 芯片,并向 1.4-1.6nm 邁進,ASML 的高數值孔徑 EUV 成為半導體行業報紙的頭條新聞。
一如既往,ASML按照與客戶商定的時間表將價值3億美元的高NA機器運送給客戶,并與客戶一起進行艱苦的調整和糾錯。媒體一直將高數值孔徑 EUV 描述為技術追趕者超越現有企業的關鍵。然而,Hutcheson深入研究了光刻之外的半導體制造復雜工藝所涉及的復雜性。
“2nm 和 1.4nm 時代存在很多技術問題。我們必須看看他們能否成功并將其轉化為優勢。”Hutcheson 解釋道,光刻并不是唯一的關鍵因素,還有其他因素。由于泄漏問題,環柵(GAA)結構存在問題。 “還有可靠性問題,而且外延層非常差。所以實際上,材料和系統工程問題比光刻問題更多。”
盡管英特爾似乎已經買下了今年所有可用的高NA機器,但臺積電并不急于將其應用于其1.4-1.6nm工藝。然而,ASML 表示,所有購買 EUV 的客戶都將升級到高數值孔徑 EUV。
Hijink 表示:“我認為英特爾必須做得更多,嘗試超越臺積電,這是一個大膽的舉動,但這只是英特爾挑戰的一部分。” “他們最大的挑戰不是技術,而是他們想要開展代工業務,因為他們必須創造足夠的晶圓占地面積或足夠的規模,以便在經濟上能夠與三星和臺積電等巨大競爭對手抗衡。因此,這增加了采用晶圓代工的問題他們缺乏經驗的新技術。”
Hutcheson警告說,現在判斷技術競賽的結果還為時過早。但從半導體行業的歷史來看,數十年的研究、血汗和淚水,以及修復大量錯誤,加上在正確的時機做出正確的決策,并與客戶建立深厚的信任,才造就了今天的 ASML 和臺積電。
通過收購,ASML 融合了歐洲、亞洲和美國文化,對于剛剛開始向美國和歐洲擴張的臺積電來說,它可以成為一個很好的老師。兩者之間如此緊密的聯系,加上人工智能是半導體未來增長的主要驅動力,可以肯定,未來不會缺少精彩的故事。










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