满足台积电三星先进制程,ASML支持3纳米光刻机估2021年问世

芯片代工龙头台积电于2020年正式量产5纳米制程,竞争对手三星也随后追赶当下,更先进的3纳米制程目前两家公司也都在积极研发。这些先进半导体制程能研发成功,且让未来生产良率保持一定水准之外,光刻机绝对是关键。就台积电与三星来说,最新极紫外光刻机(EUV)早就使用在7纳米制程,未来5纳米制程也会继续沿用。更新的3纳米制程,目前光刻机龙头──荷兰商艾司摩尔(ASML)也正研发新一代极紫外光刻机,以因应市场需求。

根据外电报道,目前ASML出货的EUV光刻机主要是NXE:3400B,以及进化版的NXE:3400C两款型号。基本上两种型号的EUV光刻机构造相同,但是NXE:3400C采用模块化设计,维护更加便捷,平均维修时间将从48小时缩短到8到10小时,可支持7纳米及5纳米制程的生产需求。此外,NXE:3400C的产能,也从NXE:3400B每小时处理芯片数的125WPH,提升到了175WPH,达到其更好的效率。

随着台积电与三星在7纳米EUV制程量产,ASML的EUV光刻机需求也快速攀升。根据2020年1月ASML公布的2019年第4季及当年全年财报显示,光是2019年第4季,ASML就出货了8台EUV光刻机,并收到9台EUV光刻机订单。全年EUV光刻机订单量达到了62亿欧元,总计出货了26台EUV光刻机,比2018年18台有显著增长,使EUV光刻机对ASML的营收占比,从2018年23%提升到31%。

在此情况下,随着2020年台积电与三星5纳米制程的相继量产,这将对于EUV光刻机的需求进一步提高。根据ASML预估,2020年将会交付35台EUV光刻机,2021年进一步提高到45~50台交付量。不仅如此,ASML还针对后续更为先进的3纳米、2纳米制程的需求,开始规划新一代EUV光刻机EXE:5000系列。

报道进一步指出,EXE :5000系列将会把物镜系统的NA(数值孔径)由上一代的NXE:3400B/C的0.33,提升至0.55,如此可完成小于1.7纳米的套刻误差,每小时处理芯片数也将提升至185WPH。根据ASML公布的信息显示,EXE:5000系列光刻机预计最快在2021年问世。不过首发设备还是样机,所以最快要到2022年或2023年才能量产交付客户。

而如果按照目前台积电的和三星的进度来看,台积电在2020年量产5纳米制程,而3纳米制程预计最快可能也要等到2022年才会量产。至于,三星方面,按照规划,在6纳米LPP制程之后,还有5纳米LPE、4纳米LPE两个制程节点,之后将进入3纳米制程。规划的3纳米制程分为GAE(GAA Early)及GAP(GAA Plus)两时代。其中,2019年5月三星就宣布3纳米GAE的设计组件0.1版本已经准备完成,可以帮助客户启动3纳米制程的设计。只是从设计到量产,预计还要一段时间,其中还有试产的部分,因此预估量产时间最快要等到2022年之后。

据了解,目前台积电方面的3纳米制程研发进展顺利,已经开始与早期客户进行接触。而台积电新投资新台币6,000亿元的3纳米新竹宝山厂也于2019年通过了用地申请,预计将于2020年正式动工。届时完成之后,应该就会看到ASML的新一代EXE:5000 A系列光刻机进驻,生产更先进的半导体芯片。​

(首图来源:ASML)