目前在晶圆代工领域仅台积电、三星电子以及英特尔拥有先进制程技术,并依靠荷商艾司摩尔(ASML)独家供应的极紫外光(EUV)曝光设备来生产晶片,先前外媒也指出,英特尔想要追上竞争对手,从ASML手上取得的EUV机台数量将成为关键。不过,现在服役的EUV机台价格就高达1.5亿美元,但若是下一代的EUV机台价格,更是来到3亿美元(超过80亿元新台币),让晶圆代工厂必须忍受更高昂的生产成本来竞争。
目前台积电、三星生产7奈米、5奈米制程引入的是数值孔径为 0.33的 EUV机台,ASML目前分别供货的是TWINSCAN NXE:3400B、NXE:3400C这2种型号,后者採用了模组化设计,让维护更加便捷,平均维修时间从48小时缩短至8~10个小时,也较NXE:3400B 每小时处理晶圆数的 125WPH,提升至175WPH。
不过,随着进入2奈米以下制程节点,对于EUV微影技术需求更严谨,数值孔径也提升至被称为导入高数值孔径(High NA)的0.55,根据先前资料显示,ASML将推出的EXE:5000 系列,将达到小于 1.7 奈米的迭对(overlay)误差,每小时处理晶圆数也将提升至 185WPH。也因如此,英特尔宣布在2022年将推出的Intel 4 制程,将首度导入High NA EUV技术的机台。
EXE:5000 系列机台预计最快在 2021 年问世,预计 2022 年开始商用。据比利时微电子研究中心(imec)指出,EXE:5000预计在2022~2023 年陆续量产出货。
根据目前台积电、三星以及英特尔的制程蓝图规划,2奈米以下制程节点最快也要等到2024年之后才会问世,据《科技新报》报导,每套售价预计高达 3 亿美元,较前一代翻倍的价格,由于曝光机占所有先进制程生产设备成本22%,也占制造工时约20%,对于晶圆代工厂来说,新一代设备售价无疑是再度提高成本,也挑战各家厂商各自的营运能力。
若按照拥有的EUV机台数量来看, 2017~2022年台积电预估拿下总计84台EUV曝光机,占ASML总计半数出货量,这也协助台积电稳坐晶圆代工市占率龙头宝座。随着在2021年台积电5奈米制程持续扩增,台积电也为了改善成本,针对EUV技术推动改善计画,以及改良EUV机台设计,还有导入先进封装,让3奈米制程有更多的客户愿意採用,加上良率表现过往就领先竞争对手,预计能更有效控制成本,若能取得更多EXE:5000 系列机台,将能延续台积电的领先优势。
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