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2021年台积电和三星将需要ASML供应多少台EUV光刻机

旺材芯片 来源:旺材芯片 作者:旺材芯片 2020-12-30 17:53 次阅读

半导体晶圆代工成为全球科技竞争的焦点,先进制程的角逐竞争日趋激烈,ASML的EUV***供应成为产业界关心的话题。2021年台积电和三星将需要ASML供应多少台EUV***?台湾和日本产业界分析人士分别给出了不同的答案。

——台湾专家:2021年底台积电55台,三星30台 2020年12月下旬,媒体报道台积电2021年先进制程的产能已经被 “预订一空”。其中,苹果iPhone 应用处理器Arm 架构电脑处理器扩大量产规模,独占 5nm 超过80%的产能;而苹果空出的 7nm 产能,也被超微半导体(AMD)接手。 台积电Fab 18厂第三期将在2021年第一季开始进入量产,5nm生产线全数到位,每月可提供超过9万片的投片产能。据分析,台积电会进行上、下半年产能调配,部分产品线会在2021年上半年预先投片,避免下半年旺季订单涌现后的产能短缺。除了苹果,高通联发科、超微、博通美满电子都有5nm投产计划。

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台积电以7nm制程优化而来的6nm制程也同样产能吃紧。高通和联发科除了7nm制程增加投片,其5G处理器将采用6nm制造。英特尔也会采用台积电6nm制程制造GPU产品。

根据ASML的官方数据,2018年至2019年,每月产能约4.5万片晶圆(WSPM),一个EUV层需要一台Twinscan NXE***。随着工具生产效率的提高,WSPM的数量也在增长。。 ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系统价格相当昂贵。早在10月份,ASML就透露,其订单中的4套EUV系统价值5.95亿欧元(约合7.03亿美元),因此单台设备的成本可能高达1.4875亿欧元(1.7575亿美元)。

台湾产业分析人士吴金荣先生认为,截至2021年底,台积电可以拿到55台ASML的EUV***,三星为30台。 ——日本专家给出了详尽的推理和分析 近日,日本精密加工研究所所长汤之上隆先生也对***的市场做了深入分析。 台积电在2019年将EUV应用于7nm+工艺量产,2020年5nm的量产同样采用了EUV威廉希尔官方网站 。目前ASML是唯一可以提供EUV***的供应商,其出货量稳步增长,2016年出货5台、2017年出货10台、2018年出货18台、2019年出货26台,汤之上隆预计,2020年ASML将出货36台EUV***。

▲ASML的EUV出货量和积压需求(来源:WikiChip、ASML财务报告和汤之上隆预测) 然而,ASML似乎无法满足先进半导体制造商的订单数量,订单持续积压,到2020年第二季度,其积压需求数量似乎达到了56台。 2020年第三季度,其5nm占比为8%、7nm占比为35%,5nm和7nm共占43%。由于其5nm的比例预计在未来会迅速增加,因此估计2021年5nm和7nm的总和将占台积电总出货量的大多数。

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▲台积电制程发展(2020-Q3) 在7nm处,未采用EUV的N7工艺和采用EUV的N7+工艺混合在一起,比例未知。采用EUV的5nm和N7+的出货价值正以比预期更快的速度迅速增长。

▲台积电先进制程的产能争夺战 围绕台积电最先进制程的无晶圆厂(Fabless)产能争夺战如图所示。

头部是苹果,高通、NVIDIA、AMD、赛灵思、博通、联发科、谷歌、亚马逊等挤在一起,英特尔很可能会加入其中。 自2020年9月15日起,由于美国商务部加强出口限制,台积电不能向中国华为公司供货半导体产品,而华为约占台积电总产值的15%。不过这对台积电几乎没有影响,反而其最先进制程的能力将来可能会不足。

特别是台积电的最新制程严重依赖EUV设备,如果无法确保足够的数量,则将难以承担更多的无晶圆厂生产委托。那么2021年后,台积电需要多少台EUV***? 关于台积电的微缩化和大规模生产,据了解,台积电采用EUV威廉希尔官方网站 的N7+工艺从2019年开始量产,5nm工艺在2020年量产,3nm设备和材料选择完成后将在2021年风险生产、在2022年量产,2nm设备和材料计划在2024年开始量产。

目前尚不清楚N7+的当前月产能,5nm、3nm和2nm的最终月产能以及这些威廉希尔官方网站 节点的EUV层数。另外,尚不确切知道批量生产现场的EUV吞吐量(每小时处理的晶圆数量)和开工率。在此,为了计算台积电所需的EUV数量,请参阅2020 VLSI研讨会上的ASML和imec公告,作者将试图假设如下。

1、在大规模批量生产期间,每个制程节点的月生产能力设置为170-190K(K = 1000);

2、为启动制程节点,决定在三个阶段引入所需数量的EUV设备:试产、风险生产和大规模量产;

3、大规模量产将分为第一阶段和第二阶段两个阶段进行;

4、关于EUV层数,N7+对应5层,5nm达15层,3nm达32层,2nm达45层。

5、EUV的平均产量为80-90个/小时,包括停机时间在内的平均开工率为70-90%,每一项的点点滴滴都会逐步改善。

基于上述假设,从2020年-2023年,台积电一年内(想要)引入的EUV***数量如下图所示。

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▲台积电所需的EUV数量估算

首先,到2020年,当5nm大规模生产及3nm试产启动时,据计算将需要35台新EUV***,计算结果与图3中的实际值几乎相同。 到2021年,5nm生产规模将扩大,3nm风险生产将启动,经计算所需的新EUV***数量达54台;到2022年,当3nm大规模生产、2nm试产启动,需要的新EUV***数量被计算为57台。

此外,到2023年,当3nm生产规模扩大、2nm开始风险生产时,所需新EUV***数达到58台。到2024年2nm大规模生产启动及2025年生产规模扩大时,所需新EUV***数被计算为62台。 三星晶圆厂EUV需求如何? 三星副董事长李在镕于2020年10月13日访问ASML,并要求ASML在2020年交付9台EUV***、在2021年后每年交付20台EUV***。

此外,根据专家提供的信息,三星副董事长李在镕在10月13日访问ASML期间要求的“2020年9台EUV***”中,至少有4台将在2020年抵达三星,其余5台预计将在2021年初被引入。此外。2021年后,尚不清楚是否会落实“每年20台EUV设备”,但似乎将会引入类似数量的EUV***。

根据该假设得出的结论(有不确定性),台积电在2021年-2015年的五年内总共需要292台EUV***,每年平均需新增58台。如果自2021年以后,台积电每年平台需要近60台EUV***,加上三星每年需要20台,一共年需求为近80台,ASML的产能是否能够满足这一需求?也是一个值得研究的问题。

责任编辑:xj

原文标题:2021年台积电和三星需多少台EUV***?

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