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半導(dǎo)體電鏡搬運(yùn)裝卸維修

2021-07-22  來自: 亞瑟半導(dǎo)體設(shè)備安裝(上海)有限公司 瀏覽次數(shù):189

半導(dǎo)體電鏡搬運(yùn)裝卸維修的亞瑟報(bào)道:臺積電要在5nm精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍制程保持,EUV光刻機(jī)是重要一環(huán),近年來,該公司不斷購入EUV設(shè)備,以維持制程產(chǎn)能優(yōu)勢。臺積電于日前召開技術(shù)論壇,指出其EUV設(shè)備累計(jì)裝機(jī)數(shù)量到2020年已占總數(shù)的50%,到2020年為止,采用臺積電EUV技術(shù)生產(chǎn)的晶圓,占精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍EUV光刻晶圓數(shù)的65%。而隨著制程推進(jìn)至5nm,每片晶圓采用EUV掩模層大幅拉升,臺積電預(yù)估2021年EUV掩模產(chǎn)能將是2019年的20倍。今年下半年,臺積電5nm產(chǎn)能進(jìn)一步提升,包括蘋果A15應(yīng)用處理器及M1X/M2計(jì)算機(jī)處理器、聯(lián)發(fā)科及高通新款5G手機(jī)芯片、AMD Zen 4架構(gòu)計(jì)算機(jī)及服務(wù)器處理器等將陸續(xù)導(dǎo)入量產(chǎn)。臺積電為了維持技術(shù)由5nm優(yōu)化后的4nm將在明年進(jìn)入量產(chǎn),全新3nm也將在明年下半年導(dǎo)入量產(chǎn)。下面具體看一下這些需要用到EUV設(shè)備的制程情況。臺積電5nm于2020年量產(chǎn),2023年,包括4nm的5nm系列制程產(chǎn)能將會比2020年大幅增長4倍。此外,臺積電還推出了5nm家族的成員-N5A制程,目標(biāo)在于滿足汽車應(yīng)用對于運(yùn)算能力日益增加的需求。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍位于臺南的晶圓18廠第1、2、3、4期是5nm生產(chǎn)基地,其中,第1、2、3期已經(jīng)開始量產(chǎn),4期興建中。5nm家族中的4nm加強(qiáng)版由于減少了掩模層數(shù),以及與5nm幾近兼容的設(shè)計(jì)法則,進(jìn)一步提升了效能、功耗效率、以及晶體管密度。4nm工藝將把芯片尺寸收縮 6%,同時帶來功耗和性能上的進(jìn)一步改善。3nm方面,將增加EUV的使用量,效能將比5nm提升10-15%,功耗減少25-30%,邏輯密度增加1.7倍,SRAM密度提升1.2倍、模擬密度則提升1.1倍。2nm方面,臺積電將在新竹市新建一座 Fab 20 工廠,用于2nm系列制程工藝的生產(chǎn)。盡管當(dāng)前仍在忙著征地,但該公司已經(jīng)為 Fab 20 工廠的初期生產(chǎn)規(guī)劃了四個階段。隨著以上制程晶圓廠在未來1~3年內(nèi)逐步完成建設(shè)并投入量產(chǎn),以及美國亞利桑那州12吋廠第一期在2024年后進(jìn)入量產(chǎn),采用臺積電EUV技術(shù)的晶圓數(shù)將快速增長,其在EUV設(shè)備上的投資將越來越大。目前,作為臺積電精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍對手,三星一直在努力追趕中,這給臺積電帶來了不少壓力,無論是技術(shù)層面,還是在成本層面,都需要不斷優(yōu)化,才能保持對三星的優(yōu)勢。三星預(yù)計(jì)2021年將在半導(dǎo)體設(shè)施上投資35萬億韓元,創(chuàng)歷史新高,比2020年的28.9萬億韓元增長20%。股票分析師預(yù)計(jì),該公司將在存儲芯片上花費(fèi)24萬億韓元,在系統(tǒng)半導(dǎo)體上花費(fèi)11萬億韓元。三星不僅將在韓國投資,還將在美國和中國投資。在韓國,其在平澤的工廠將轉(zhuǎn)變?yōu)榇鎯ζ骱拖到y(tǒng)半導(dǎo)體的生產(chǎn)基地。晶圓代工生產(chǎn)線于今年年初投入使用,預(yù)計(jì)將于下半年開始運(yùn)營。此外,預(yù)計(jì)該公司將在2021年完成3號工廠的建設(shè),該工廠將生產(chǎn)內(nèi)存和晶圓代工產(chǎn)品。

另外,三星還計(jì)劃在美國投資170億美元建設(shè)新晶圓廠,用于生產(chǎn)5nm及以下制程芯片。這主要針對的就是臺積電在美國的5nm新廠。三星擴(kuò)建制程晶圓廠,同樣需要大量的EUV設(shè)備。為此,不久前,韓國總統(tǒng)文在寅和荷蘭首相馬克·呂特舉行了虛擬峰會,期間,關(guān)于與ASML的深入合作是一項(xiàng)重要議題。雙方的聲明中寫道:“兩國同意加強(qiáng)在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈方面的合作,相互承認(rèn)對方是半導(dǎo)體領(lǐng)域的核心合作伙伴。”對于尋求在精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍半導(dǎo)體競賽中保持地位的韓國芯片制造商,特別是三星來說,ASML的EUV設(shè)備至關(guān)重要。三星電子副董事長李在镕去年 10 月訪問了ASML,顯然是為了獲得 ASML的EUV光刻機(jī)。5月,ASML與韓國和地方政府簽署了一份諒解備忘錄,將投資 2400 億韓元(2.111 億美元),到 2025 年在京畿道華城建立 EUV 產(chǎn)業(yè)集群。據(jù)日本精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍專家分析,2020年,當(dāng)5nm大規(guī)模生產(chǎn)及3nm試產(chǎn)啟動時,臺積電需要35臺新EUV光刻機(jī)。到2021年,5nm生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,3nm風(fēng)險生產(chǎn)將啟動,所需的新EUV光刻機(jī)數(shù)量達(dá)54臺;到2022年,當(dāng)3nm大規(guī)模生產(chǎn)、2nm試產(chǎn)啟動,需要的新EUV光刻機(jī)數(shù)量為57臺。三星方面,李在镕在2020年訪問ASML期間要求的“2020年9臺EUV光刻機(jī)”中,至少有4臺將2020年抵達(dá)三星,其余5臺在2021年初引入。尚不清楚2021年后是否會落實(shí)每年20臺EUV設(shè)備,但實(shí)際數(shù)字相差不會很大。根據(jù)假設(shè)得出的結(jié)論,臺積電在2021-2015年間總共需要292臺EUV光刻機(jī),每年平均需新增58臺。三星每年需要20臺,一共需要近80臺。這將是一筆龐大開支。對于臺積電來說,雖然其制程,特別是5nm目前無敵于天下,但客戶對于使用4nm或全新3nm態(tài)度還不夠明朗,主要原因是成本太高,而其決定因素是EUV掩模層數(shù)不斷增加,再加上EUV設(shè)備本身就是高成本,兩個因素疊加,直接提升了晶圓代工價格。制程投資金額愈來愈高,能夠支付如此龐大晶圓代工費(fèi)用的半導(dǎo)體廠已經(jīng)沒有幾家,雖然臺積電現(xiàn)在有蘋果、NVIDIA、AMD、高通、聯(lián)發(fā)科、英特爾、博通、Marvell、賽靈思(Xilinx)等大客戶采用制程,但隨著三星晶圓代工積極擴(kuò)產(chǎn),英特爾加碼制程產(chǎn)能投資,臺積電面臨的競爭壓力越來越大。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍為了在明年之后加速客戶5nm產(chǎn)品線轉(zhuǎn)換至3nm,據(jù)悉,臺積電將啟動EUV持續(xù)改善計(jì)劃(Continuous Improvement Plan,CIP),希望在略為增加芯片尺寸的同時,減少制程EUV掩模使用層數(shù),以降低3nm成本。EUV光刻機(jī)價格越來越高,ASML在下半年即將推出的機(jī)型NXE:3600D,其價格高達(dá)1.4~1.5億美元,產(chǎn)出吞吐量每小時可達(dá)160片12吋晶圓,與上代機(jī)型相比,產(chǎn)能增加幅度不大。而由制程來看,4nm由5nm優(yōu)化而來,EUV掩模層大約在14層以內(nèi),但3nm預(yù)計(jì)將采用25層EUV掩模,因此,3nm晶圓代工價格恐怕會達(dá)到3萬美元,并不是所有客戶都愿意買單。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍為了加快客戶產(chǎn)品線由5nm向3nm的推進(jìn)速度,臺積電啟動EUV CIP計(jì)劃改善制程,希望透過減少EUV掩模層使用道數(shù)及相關(guān)材料,例如將3nm的25層EUV掩模層減少至20層,雖然芯片尺寸將因此略為增加,但若計(jì)劃成功可以有效降低生產(chǎn)成本及晶圓價格。若能有效減少3nm晶圓EUV掩模層數(shù),在達(dá)成同樣產(chǎn)出量情況下將有助于減少EUV設(shè)備采購量,若每年少采購1~2臺EUV設(shè)備,資本支出也可降低3億美元。臺積電的成本壓力,從發(fā)布的第二季度財(cái)報(bào)也可見一斑。其單季稅后純益 1343.6 億元新臺幣,季減 3.8%,年增 11.2%,每股純益 5.18 元,低于市場預(yù)期。第二季營收 132.9 億美元,季增 2.9%,年增 28%,毛利率 50%,季減 2.4 個百分點(diǎn),年減 3 個百分點(diǎn),營益率 39.1%,季減 2.4 個百分點(diǎn),年減 3.1 個百分點(diǎn);稅后純益 1343.6 億元,季減 3.8%,年增 11.2%。另外,上半年?duì)I收 262.08 億美元,新臺幣營收 7345.55 億元,年增 18.2%,毛利率 51.2%,年減 1.2 個百分點(diǎn),營益率 40.3%,年減 1.5 個百分點(diǎn)。總體來看,營收增長,但利潤下降了,這其中很重要的原因就是在制程上的投資巨大,難以被營收抵消。以制程來分,臺積電第二季 5 nm制程出貨占晶圓銷售金額的18%,7 nm為 31%,16 nm為 14%,28 nm為 11%??梢?,5nm占比很大,僅次于7nm,這同時說明其需要在這方面投入巨資,才能實(shí)現(xiàn)這樣的量產(chǎn)水平,但相應(yīng)的回報(bào)與投入并不呈線性關(guān)系。基于以上這些因素,臺積電要想繼續(xù)發(fā)展精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運(yùn)‍制程,同時保持競爭力,不至于內(nèi)對手縮小差距,就必須在成本控制方面多下功夫了。


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