ASML Holding NV 正在展示其最新的芯片制造机,这是一台价值 3.5 亿欧元(3.8 亿美元)的设备,其重量相当于两架空客 A320 飞机。
周五,媒体参观了这个被称为“高数值孔径”极紫外线的系统。 英特尔公司已经下了这台机器的订单,并于 12 月底将第一台机器运送到俄勒冈州的一家工厂。 该公司计划于 2025 年底开始用它制造芯片。
该机器可以在8纳米厚的半导体上打印线条,比上一代产品小1.7倍。 线路越细,芯片上可以安装的晶体管就越多。 芯片上安装的晶体管越多,处理速度和内存就越高。 ASML 高管表示,这就是为什么该系统对于人工智能至关重要,而人工智能因其所需的处理强度而出名。
人工智能将需要“大量的计算能力和数据存储。 我认为没有 ASML,没有我们的技术,这一切都不会发生。”这家荷兰公司首席执行官 Peter Wennink 上个月在接受彭博社采访时表示。 “这将成为我们业务的一大推动力。”
ASML 是唯一一家生产制造最复杂半导体所需设备的公司,对其产品的需求是该行业健康状况的风向标。 该公司上季度收到了创纪录的顶级极紫外光刻机(EUV)订单,这表明英特尔、三星电子和台积电等最大客户对该技术持乐观态度。
ASML 发言人 Monique Mols 在参观 Veldhoven 公司总部的新闻发布会上表示,第一个 150,000 公斤(331,000 磅)系统的安装需要 250 个板条箱、250 名工程师和六个月的时间才能完成。
在 OpenAI 于 2022 年底推出的 ChatGPT 的推动下,生成式人工智能在过去一年中兴起,全面提升了对半导体公司的期望。 ASML 自 2018 年以来一直在销售所谓的低数值孔径 EUV 机器,其标价为 1.7 亿欧元。
ASML的High NA EUV光刻机
英特尔在一月初宣布,已收到 ASML 的第一代 Twinscan EXE:5000 高数值孔径 EUV 光刻扫描仪。两家公司将很快开始机器的组装过程,然后英特尔将开始其高 NA 学习曲线,旨在将该技术通过其后 18A 节点投入大规模生产。
ASML 随后表示,已将其试点高数值孔径 EUV 扫描仪发往英特尔。Twinscan EXE:5000 极紫外 (EUV) 扫描仪是 AMSL 的首款高数值孔径扫描仪,英特尔对此翘首以盼,并于 2018 年首次订购了该机器。英特尔将使用这台新机器进行实验在 2025 年某个时候部署用于大批量制造 (HVM) 的商业级 Twinscan EXE:5200 工具之前,我们将采用高数值孔径 EUV。这一公告代表了一个重要的行业里程碑,不仅会对英特尔产生影响,而且最终还会对其他领先的公司产生影响。
ASML 发言人表示:“我们正在发货第一套高数值孔径系统,并在今天的社交媒体帖子中宣布了这一消息。” “它按照计划并早些时候宣布交给英特尔。”
ASML Twinscan EXE High-NA 扫描仪将从荷兰 Veldhoven 一路运送到位于俄勒冈州希尔斯伯勒附近的英特尔工厂,该工具被英特尔首席执行官帕特·基辛格 (Pat Gelsinger) 戏称为安·凯莱赫 (Ann Kelleher) 博士的圣诞礼物,将在未来几个月内安装。这是一个相当庞大的设备——事实上,它太大了,仅仅运输它就需要 13 个卡车大小的集装箱和 250 个板条箱。组装完成后,这台机器有 3 层楼高,这需要英特尔建造一座新的(更高的)晶圆厂扩建来容纳它。据估计,每台高数值孔径 EUV 扫描仪的价格都很高,可能在 3 亿至 4 亿美元之间。
采用 0.55 NA 镜头的高数值孔径 (High-NA) EUV 光刻工具能够实现 8 纳米分辨率,与当前具有 13 纳米分辨率的 EUV 工具相比,这是一个显著的改进。这些下一代高数值孔径 EUV 扫描仪预计对于使用 3nm 以上工艺技术的芯片生产非常重要,该行业预计将在 2025 年至 2026 年采用这种技术,因为它们将允许晶圆厂避免使用 EUV 双图案化,从而大大降低复杂性同时有可能提高产量并降低成本。
但 ASML 的 Twinscan EXE 光刻工具的 NA 为 0.55,与该公司常规的 Twinscan NXE 光刻机的 NA 为 0.33 有很大不同。热心的读者会从我们之前的报告中记得,高数值孔径扫描仪将比当代的 EUV 扫描仪大得多,这将需要新的晶圆厂结构。但到目前为止,这些并不是唯一的区别。
也许高数值孔径扫描仪和普通 EUV 扫描仪之间最大的变化是高数值孔径扫描仪的掩模版尺寸减半,这将要求芯片制造商重新思考他们设计和生产芯片的方式——尤其是在高端 GPU 和人工智能加速器出现的时候。正在突破标线尺寸的极限。此外,由于高数值孔径扫描仪将支持更高的分辨率和不同的掩模版尺寸,因此它们将需要新的光刻胶、计量、薄膜材料、掩模和检查工具,仅举一些变更。简而言之,高数值孔径工具需要对其基础设施进行大量投资。
尽管半导体生产基础设施是由整个行业共同开发的,但将其应用于现实世界生产的最佳方式是根据实际工艺技术和工艺配方进行定制。这就是为什么尽早开始使用试点扫描仪以准备使用生产机器的 HVM 如此重要的原因。
英特尔早在 2018 年就成为第一家订购 ASML 试点 Twinscan EXE:5000 扫描仪的公司。它也是第一家在 2022 年订购 ASML 商业级 Twinscan EXE:5200 光刻工具的公司。该公司计划于 2024 年开始18A 节点(18 埃,1.8nm)的开发工作,然后大概在 2025 年至 2026 年为 18A 后节点采用高数值孔径工具。
通过比竞争对手更早获得高数值孔径工具,英特尔不仅能够确保其工具产生预期的结果,而且有机会在高数值孔径制造方面为行业制定标准。对于英特尔来说,这可能意味着比其竞争对手三星代工厂和台积电获得显着优势。
ASML 于 2022 年宣布,将在 2027 年至 2028 年期间每年生产 20 台高数值孔径 EUV 光刻工具。同时,该公司今年早些时候透露,其高数值孔径积压订单中的机器数量达到两位数,这表明其合作伙伴将在未来几年采用这些扫描仪。领先的将是英特尔。
所有厂商都订了,台积电很三星的规划
ASML正抓紧研制其下一代高数值孔径极紫外光(high-NA EUV)光刻机,在发布最新财报期间,AMSL透露,其存量EUV客户均订购了新一代装置。具体来说,在Intel和台积电之后,三星、SK海力士、美光等也下单高high-NA EUV光刻机了。
尽管目前包括台积电、英特尔、SK海力士、美光等国际半导体大厂都陆续下修资本支出,然而对于光刻机的钱还是不能省。
像是台积电之前在2022年技术论坛时,研发资深副总经理米玉杰就表示,台积电将于2024年引进高数值孔径极紫外光(high-NA EUV)光刻机,以协助客户推动创新;英特尔则在更早之前也宣称率先取得设备,预计2025年量产。
先前根据韩国媒体报导,三星集团将要下订10台的高阶制程需要用的ASML的极紫外光设备(EUV),预备未来在记忆体、晶圆代工产能可以扩大。毕竟景气不好是一时的,未来的半导体产业依然还是一场装备战。
而高NA EUV光刻机允许加工更精密的半导体芯片,生产效率也更高,它也是2nm及更先进制程的必要条件。
根据韩国装置商透露,现款EUV光刻机的订货价是2000~3000亿韩元(约合49~74亿元台币),而高NA EUV光刻机的报价翻倍到了5000亿韩元(约合122.5亿元台币)。
据了解,在三季度财报中,ASML完成58亿欧元的净销售额,毛利率51.8%、净利润17亿欧元,公司预计四季度净销售额在61~66亿欧元之间。
CEO Peter Wennink表示,其三季度预订产品的销售额达到创纪录的89亿欧元,其中EUV装置就有38亿欧元。
首先看台积电方面,市场传言他们可能最快等到2030年才会使用“High-NA EUV”,不过似乎还没定案;在一月初,ASML现任商务长、下一任执行长兼总裁富凯(Christophe Fouquet)来台拜访台积电,双方预计商讨下世代机台相关规划。
据知名科技网站“Tom’s Hardware”报导,英特尔已收到全球首台“High-NA EUV”,并将以此发展18A后的节点(1.8纳米制程)。
报导说,台积电似乎不急着在短时间内导入“High-NA EUV”,SemiAnalysis分析认为,使用该系统代表要投入更多成本,可能是台积电的主要考量之一。
报导说,英特尔思考的是不同的事,希望透过高数值孔径EUV,领先台积电及三星,以确保战略利益。台积电如果选择晚英特尔4至5年才使用“High-NA EUV”,届时如何保持技术领先,受到市场关注。
来到三星方面,ASML 韩国公司总裁 Lee Woo-kyung 在参加 1 月最后一天在首尔江南区首尔帕纳斯大洲际酒店举行的 SEMICON 韩国 2024 行业领导晚宴之前透露,“我们期待 2027 年带来三星电子和 ASML 的合资企业新研发中心的高数值孔径 (NA) 极紫外 (EUV) 设备。”
这个新的半导体研究中心是韩国总统尹锡烈去年对荷兰进行国事访问期间组建的半导体联盟的成果,三星电子和荷兰设备公司ASML共同投资1万亿韩元在韩国建立该中心。该设施将成为 ASML 和三星电子工程师使用 EUV 设备进行先进半导体研发合作的场所。
该中心建于京畿道华城市ASML新园区前,将配备能够实施亚2纳米工艺的先进高数值孔径EUV光刻设备。
在回答有关与三星电子合作建设的研发中心建设进度的问题时,李表示:“我们在ASML韩国华城新园区附近新获得了一块场地,将于明年开始建设。我们计划在竣工时引进[高数值孔径]设备,我们预计最晚会在 2027 年完成。” 这是ASML韩国首次透露即将建设的研发中心的位置以及引进High NA EUV设备的计划。
李社长进一步解释说:“研发中心的建设是为了引进High NA EUV设备,所需建筑和设备的成本估计为1.5万亿韩元。我们购买了比原计划建设面积大一倍的场地,最近还解决了供电问题。”
High NA EUV设备能够实现亚2纳米工艺,导致三星电子、英特尔和台积电等公司之间展开激烈竞争,以确保该设备用于先进半导体生产的初始产量。据外媒报道,英特尔于去年底率先开始接收这款设备。据了解,三星电子从 1nm 工艺开始就使用该设备。
三星电子于2022年6月开始量产3纳米产品,全球率先采用Gate-All-Around(GAA)结构,并计划到2025年生产2纳米工艺芯片,2027 年年生产1.4纳米工艺芯片。
李还提到了去年签署的韩国-荷兰先进半导体学院合作谅解备忘录,他表示:“今年2月,我国的半导体人才将前往荷兰接受培训。”
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