臺積電2納米先進(jìn)制程產(chǎn)能將于2025年量產(chǎn),設(shè)備廠正如火如荼交機(jī),尤以先進(jìn)制程所用之EUV(極紫外光曝光機(jī))至為關(guān)鍵,今明兩年共將交付超過60臺EUV,總投資金額上看超過4,000億元。在產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)充之下,ASML在2025年交付數(shù)量成長將超過3成。
設(shè)備業(yè)者透露,EUV機(jī)臺供應(yīng)吃緊,交期長達(dá)16至20個月,因此2024年訂單大部分會于后年開始交付;據(jù)法人估計,今年臺積電EUV訂單達(dá)30臺、明年35臺,不過會因?yàn)橘Y本支出進(jìn)行微幅調(diào)整。而除了研發(fā)中心之外,High-NA EUV明后年尚無量產(chǎn)設(shè)備規(guī)劃。
ASML因應(yīng)客戶需求,于去年規(guī)劃新產(chǎn)能,明年交付數(shù)量成長性明確。今年預(yù)估總交付數(shù)量達(dá)53臺,而明年預(yù)計達(dá)到72臺以上。
供應(yīng)鏈指出,ASML對2025年度產(chǎn)能規(guī)劃,EUV 90臺、DUV 600臺、High-NA EUV 20臺目標(biāo)并未改變,今年11月14將舉行2024 Investor Day,將對下個五年提出最新藍(lán)圖。
臺積電先進(jìn)制程產(chǎn)能逐漸開出,以3納米臺南廠來說,第三季將進(jìn)入量產(chǎn),明年P(guān)8廠也會有EUV機(jī)臺陸續(xù)導(dǎo)入,新竹寶山2納米在接續(xù)三年EUV拉貨動能強(qiáng)勁、高雄2納米也同步進(jìn)行。
供應(yīng)鏈同時透露,臺積美國P1A工程追加款項(xiàng)有望第三季到位,且該廠區(qū)已進(jìn)入建設(shè)尾聲,加上臺積在國內(nèi)外其余廠區(qū)建設(shè)需求,如新竹寶山、日本熊本、高雄楠梓及封測廠等、CSP資料中心建置需求,設(shè)備需求不看淡。
臺積電EUV經(jīng)驗(yàn)豐富,力壓對手
盡管臺積電不是第一家使用極紫外線(EUV) 微影的晶圓廠,第一頭銜為韓國三星拿下,但可確定臺積電仍是全世界EUV 用量最大代工廠。臺積電多年來累積豐富EUV 經(jīng)驗(yàn),改善EUV 工具,提高效率與產(chǎn)能,并降低成本。臺積電年度技術(shù)論壇歐洲場詳細(xì)說明。
外媒報導(dǎo),臺積電2019 年開始N7+ 制程改用EUV 生產(chǎn),當(dāng)時臺積電的EUV 設(shè)備占全球市場42%。即使ASML 2020 年增加EUV 出貨量,臺積電的EUV 還占全球50%。今年臺積電EUV 比2019 年增加十倍,雖三星和英特爾都在提高EUV 產(chǎn)能,但臺積電仍占全球EUV 總數(shù)56%。可說臺積電很早就決定大規(guī)模使用EUV。
臺積電EUV 生產(chǎn)晶圓量增幅,比EUV 擁有數(shù)更大,臺積電以EUV 生產(chǎn)晶圓量是2019 年30 倍。顯然都透過臺積電開發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)。
臺積電2019 年以來,透過EUV 生產(chǎn)晶圓產(chǎn)能提高兩倍,還大幅改善EUV 光罩,壽命提高四倍,光罩產(chǎn)量提高4.5 倍,并缺陷率大幅降低80 倍。雖EUV 耗電量驚人,但臺積電設(shè)計未公開節(jié)能技術(shù),將EUV 功耗降低24%。臺積電還計劃2030 年每套EUV 每片晶圓生產(chǎn)能效提高1.5 倍。
考慮到臺積電已用標(biāo)準(zhǔn)型EUV 達(dá)成所有制程改進(jìn),有信心繼續(xù)生產(chǎn)尖端晶片。盡管對手英特爾Intel 18A 以下節(jié)點(diǎn)全力采用Hgih NA EUV,反觀臺積電,經(jīng)過時間考驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)型EUV 推動先進(jìn)制程發(fā)展,避免陷入過快轉(zhuǎn)換制程的成本陷阱,同時也獲成熟技術(shù)效益。
1nm 才會采用High NA EUV
在芯片制造機(jī)器領(lǐng)域,荷蘭的 ASML 占據(jù)主導(dǎo)地位,生產(chǎn)最先進(jìn)的機(jī)器。就像代工廠隨著時間的推移轉(zhuǎn)向更小的節(jié)點(diǎn)一樣,ASML 也制造了具有更先進(jìn)技術(shù)的新機(jī)器,臺積電和英特爾等公司需要購買這些機(jī)器才能保持領(lǐng)先地位。最先進(jìn)的機(jī)器是高數(shù)值孔徑 (高 NA) EUV 機(jī)器,英特爾已經(jīng)宣布將購買這些機(jī)器。盡管人們可能預(yù)計臺積電也會加入這趟列車,但新報告表明,它計劃等到 1nm 工藝到來后再這樣做,預(yù)計 1nm 工藝將在 2030 年左右問世。
有關(guān)臺積電計劃的報道來自多個來源,最新的是《電子時報》。該出版物報道稱,根據(jù)“晶圓廠工具制造商”的消息來源,臺積電預(yù)計不會在其即將推出的 2nm 和 1.4nm 節(jié)點(diǎn)上使用High NA 機(jī)器,這兩個節(jié)點(diǎn)預(yù)計將在 2025 年和 2027 年左右推出。相反,它將等到 1nm,這可能在大約六年后出現(xiàn),這使得臺積電在采用最新芯片制造技術(shù)時落后其競爭對手幾年。
這家全球最大半導(dǎo)體工廠的延遲令人十分好奇,據(jù)Tom's Hardware 稱,這可能與成本有關(guān)。這些機(jī)器價格高得離譜,類似于《WarGames》中的 WOPR 等房間大小的計算機(jī),因此購買和安裝它們是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。此前,分析師還表示,考慮到成本,采用High NA 機(jī)器在財務(wù)上沒有什么意義——據(jù)報道,每臺機(jī)器的成本是現(xiàn)有Low NA 機(jī)器的兩倍,為 3 億至 4 億美元——但 ASML 斷然否認(rèn)了這一說法。Tom's Hardware指出,ASML 高管指責(zé)分析師低估了改用高 NA 機(jī)器的好處。
選擇Low NA 還是High NA 的關(guān)鍵在于,人們爭論制作掩模版是一次曝光還是多次曝光。Low NA 機(jī)器需要多次曝光,這會增加出現(xiàn)缺陷的幾率,從而降低產(chǎn)量。High NA 機(jī)器只需一次曝光即可完成,從而降低了復(fù)雜性和出現(xiàn)錯誤的幾率,同時還節(jié)省了制造過程的時間。正如 Tom 所說,現(xiàn)有的 13nm 機(jī)器兩次曝光就能制作出與High NA 8nm 機(jī)器一次曝光相同的掩模版。現(xiàn)在升級并不是保持領(lǐng)先地位的必要條件,這就是為什么像臺積電這樣的公司可能想要等待一段時間。
盡管采用這項(xiàng)技術(shù)涉及無數(shù)因素,但英特爾和 ASML 于 2022 年宣布將合作開發(fā)高 NA 機(jī)器,預(yù)計這些機(jī)器將于 2025 年投入使用。英特爾預(yù)計將在英特爾 18A 之后的節(jié)點(diǎn)上開始使用這些機(jī)器,這可能是 1.4nm 工藝,但英特爾尚未正式透露這一點(diǎn)。不過,該公司將于 2 月 21 日舉辦代工廠活動,預(yù)計將在活動中擴(kuò)展其工藝路線圖,因此我們很快就會知道英特爾的發(fā)展方向。










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