滿足台積電三星先進製程,ASML 支援 3 奈米光刻機估 2021 年問世

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 18 日 13:30 | 分類 國際貿易 , 晶圓 , 晶片 follow us in feedly


晶圓代工龍頭台積電於 2020 年正式量產 5 奈米製程,競爭對手三星也隨後追趕當下,更先進的 3 奈米製程目前兩家公司也都在積極研發。這些先進半導體製程能研發成功,且讓未來生產良率保持一定水準之外,光刻機絕對是關鍵。就台積電與三星來說,最新極紫外光刻機(EUV)早就使用在 7 奈米製程,未來 5 奈米製程也會繼續沿用。更新的 3 奈米製程,目前光刻機龍頭──荷蘭商艾司摩爾(ASML)也正研發新一代極紫外光刻機,以因應市場需求。

根據外電報導,目前 ASML 出貨的 EUV 光刻機主要是 NXE:3400B,以及進化版的 NXE:3400C 兩款型號。基本上兩種型號的 EUV 光刻機構造相同,但是 NXE:3400C 採用模組化設計,維護更加便捷,平均維修時間將從 48 小時縮短到 8 到 10 小時,可支援 7 奈米及 5 奈米製程的生產需求。此外,NXE:3400C 的產能,也從 NXE:3400B 每小時處理晶圓數的 125WPH,提升到了 175WPH,達到其更好的效率。

隨著台積電與三星在 7 奈米 EUV 製程量產,ASML 的 EUV 光刻機需求也快速攀升。根據 2020 年 1 月 ASML 公布的 2019 年第 4 季及當年全年財報顯示,光是 2019 年第 4 季,ASML 就出貨了 8 台 EUV 光刻機,並收到 9 台 EUV 光刻機訂單。全年 EUV 光刻機訂單量達到了 62 億歐元,總計出貨了 26 台 EUV 光刻機,比 2018 年 18 台有顯著成長,使 EUV 光刻機對 ASML 的營收占比,從 2018 年 23% 提升到 31%。

在此情況下,隨著 2020 年台積電與三星 5 奈米製程的相繼量產,這將對於 EUV 光刻機的需求進一步提高。根據 ASML 預估,2020 年將會交付 35 台 EUV 光刻機,2021 年進一步提高到 45~50 台交付量。不僅如此,ASML 還針對後續更為先進的 3 奈米、2 奈米製程的需求,開始規劃新一代 EUV 光刻機 EXE:5000 系列。

報導進一步指出,EXE:5000 系列將會把物鏡系統的 NA(數值孔徑)由上一代的 NXE:3400B/C 的 0.33,提升至 0.55,如此可達成小於 1.7 奈米的套刻誤差,每小時處理晶圓數也將提升至 185WPH。根據 ASML 公布的資訊顯示,EXE:5000 系列光刻機預計最快在 2021 年問世。不過首發設備還是樣機,所以最快要到 2022 年或 2023 年才能量產交付客戶。

而如果按照目前台積電的和三星的進度來看,台積電在 2020 年量產 5 奈米製程,而 3 奈米製程預計最快可能也要等到 2022 年才會量產。至於,三星方面,按照規劃,在 6 奈米 LPP 製程之後,還有 5 奈米 LPE、4 奈米 LPE 兩個製程節點,之後將進入 3 奈米製程。規劃的 3 奈米製程分為 GAE(GAA Early)及 GAP(GAA Plus)兩世代。其中, 2019 年 5 月三星就宣布 3 奈米 GAE 的設計套件 0.1 版本已經準備完成,可以幫助客戶啟動 3 奈米製程的設計。只是從設計到量產,預計還要一段時間,其中還有試產的部分,因此預估量產時間最快要等到 2022 年之後。

據瞭解,目前台積電方面的 3 奈米製程研發進展順利,已經開始與早期客戶進行接觸。而台積電新投資新台幣 6,000 億元的 3 奈米新竹寶山廠也於 2019 年通過了用地申請,預計將於 2020 年正式動工。屆時完成之後,應該就會看到 ASML 的新一代 EXE:5000 A 系列光刻機進駐,生產更先進的半導體晶片。​

(首圖來源:ASML)