据悉,垄断EUV光刻机领域的ASML(阿斯麦公司)正在研发下一代光刻机,并计划在2022年初开始出货,2024/2025年大规模生产。
众所周知,全世界能够生产最 先进7nm制程EUV光刻机的只有荷兰ASML公司,这家出身于著名电器制造商飞利浦的芯片机企业,如今已经是全球最大的半导体设备制造商之一。甚至可以说,如果想要生产最 先进的芯片,目前只有找ASML合作才可能实现。
光刻机是芯片生产中非常关键的设备,在工艺提升到7nmEUV、5nm之后,已只有极紫外光刻机能满足要求,阿斯麦则是目前唯一能制造极紫外光刻机的厂商。阿斯麦所生产的极紫外光刻机,光源的波长缩短到了13.5nm,而极紫外光刻机之前最 先进的深紫外光刻机,使用的则是波长为193nm的光源。
作为目前全球唯一有能力制造极紫外光刻机的厂商,阿斯麦已经推出了两款极紫外光刻机,分别是TWINSCANNXE:3400B和TWINSCANNXE:3400C,可用于生产7nm和5nm的芯片,后者是最新推出的,去年共交付了9台。
目前,ASML所出产的光刻机主要使用NXE:3400B及改进型NXE:3400C,两者结构基本一致,不过NXE:3400C采用模块化设计,维护时间大幅缩短,从48小时缩短到仅需要8到10小时。同时,单位时间内的晶圆产能相较NXE:3400B提升了40%。
值得注意的是,不论NXE:3400B或者NXE:3400C,均属于第一代,其物镜系统的NA(数值孔径)为0.33。但在报告中可以发现,最新的光刻机将采用High-NA技术,拥有更高的数值孔径,NA指标达0.55,分辨率及覆盖能力相比此前的版本提升了70%,这意味着ASML的下一代光刻机将有望制作2nm甚至极限的1nm工艺。
从营收方面来看,2019年ASML的净销售额为118.2亿欧元(约合924.6亿人民币),同比增长8%;净利润为25.92亿欧元(约合202.74亿人民币)。而在EUV光刻机方面,2019年ASML共交付了26台光刻机,占销售额的31%,约为27.89亿欧元(约合218.1亿人民币),核算下来,单台EUV光刻机的售价便达到了惊人的8.4亿人民币。
据此前ASML的报告预计,2020年将交付35台EUV光刻机,2021年则会达到45到50台的交付量,为2019年的两倍左右。
如此昂贵却稀少的机器自然也限制了目标客户,因此目前使用ASML公司EUV光刻机的主要是台积电及三星,而今年也是这两家晶圆代工厂5nm量产的节点。同时双方都已宣布,对于3nm工艺的研发已经有所突破,但按照计划,可能需要等到2022年才会量产,这也与ASML发布下一代光刻机的步调基本一致。
当然,国内厂商也在积极向ASML订购光刻机,如中芯国际便早在2018年初向ASML订购了一台EUV光刻机。遗憾的是,如今2年过去,中芯国际的14nm工艺都已经量产,但这台EUV光刻机至今仍未交付。
尽管在工艺制程上,7nm制程仍然可以不使用EUV光刻机,但在5nm及以下的制程,EUV将成为必备工具。国内目前自主生产最 先进的光刻机仅能进行90nm工艺制造,仅能满足低端芯片生产的需求,但对于中高端芯片,依然无能为力。从技术水平来看,国内的光刻机与ASML仍有15年以上的差距,因此在未来几年,高端光刻机还是由ASML所掌控。
从芯片工艺节点来看,今年为5nm,2022年将进入3nm制程,2024年有望突进2nm,届时ASML下一代EUV也将在这一年量产。或许由于众所周知的原因,国内未必能够拿到最新一代的EUV光刻机,但编者认为随着此次疫情下,国际关系的促进,中国企业采购第一代EUV光刻机的阻力也会变小,届时可以加速缩小国内外芯片企业在工艺制程上的差距。
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