近半年來，芯片代工幾乎進(jìn)入行業(yè)旺季，許多芯片訂單超過半年的排隊(duì)期。芯片代工廠無法消耗如此之多芯片訂單，導(dǎo)致產(chǎn)能無法趕上市場消耗，許多企業(yè)只能選擇自己購買芯片制造設(shè)備。
而據(jù)TOMSHARDWARE報(bào)道，臺積電表示其部署的極紫外光(EUV)光刻工具已占全球安裝和運(yùn)行總量的50%左右，這意味著其使用的EUV機(jī)器數(shù)量超過了業(yè)內(nèi)其他任何一家公司。為了保持領(lǐng)先，臺積電已經(jīng)下單訂購了至少13臺ASML的Twinscan NXE EUV光刻機(jī)，將在2021年全年交付，不過具體的交付和安裝時(shí)間表尚不清楚。同時(shí)，臺積電明年的實(shí)際需求可能高達(dá)16 - 17臺EUV光刻機(jī)。
在搶購EUV光刻機(jī)上，雖然臺積電搶占先機(jī)，但是臺積電也在為光刻機(jī)的事情發(fā)愁，甚至有報(bào)道聲稱碰過會將一部分M1芯片交給三星代工，主要還是因?yàn)榕_積電5nm產(chǎn)能不足，其實(shí)我們所講述的產(chǎn)能不足，就是一個(gè)相對應(yīng)的概念，要是市場上面的需求量不多的話，那么就不會出現(xiàn)這種供不應(yīng)求的事情。
不僅僅是蘋果、高通等科技巨頭都需要用到這種先進(jìn)的工藝技術(shù)，這里面已經(jīng)不光包含了5nm工藝，就連7nm工藝也是需要用到EUV光刻機(jī)的，但是EUV光刻機(jī)的數(shù)量確實(shí)還有限，雖然我們現(xiàn)在說臺積電斥巨資購買了55臺光刻機(jī)，但是這么多臺機(jī)器還不夠滿足市場所需嗎?
臺積電使用ASML的Twinscan NXE EUV光刻機(jī)在其N7+以及N5節(jié)點(diǎn)上制造芯片，但在未來幾個(gè)季度，該公司將增加N6(實(shí)際上將在2020年第四季度或2021年第一季度進(jìn)入HVM)以及同樣具有EUV層的N5P工藝。臺積電對EUV工具的需求正在增加是因?yàn)槠浼夹g(shù)越來越復(fù)雜，更多地方需要使用極紫外光刻工具處理。臺積電的N7+使用EUV來處理最多4層，以減少制造高度復(fù)雜的電路時(shí)多圖案技術(shù)的使用。
根據(jù)ASML的官方數(shù)據(jù)，2018年至2019年，每月產(chǎn)能約4.5萬片晶圓(WSPM)，一個(gè)EUV層需要一臺Twinscan NXE光刻機(jī)。隨著工具生產(chǎn)效率的提高，WSPM的數(shù)量也在增長。如果要為一個(gè)準(zhǔn)備使用N3或更先進(jìn)節(jié)點(diǎn)制造工藝的GigaFab(產(chǎn)能高于每月10萬片)配備設(shè)備，臺積電在該晶圓廠至少需要40臺EUV光刻設(shè)備。
ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系統(tǒng)價(jià)格相當(dāng)昂貴。早在10月份，ASML就透露，其訂單中的4套EUV系統(tǒng)價(jià)值5.95億歐元(約合7.03億美元)，因此單臺設(shè)備的成本可能高達(dá)1.4875億歐元(1.7575億美元)。也就是說，13套EUV設(shè)備可能要花費(fèi)臺積電高達(dá)22.84億美元。
但在EUV工具方面，錢并不是唯一的考慮因素。ASML是唯一生產(chǎn)和安裝EUV光刻機(jī)的公司，它的生產(chǎn)和安裝能力相對有限。在對其生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整后，該公司認(rèn)為可以將單臺機(jī)器的周期縮減到20周，這樣一來，每年的產(chǎn)能將達(dá)到45到50套系統(tǒng)。
今年的前三季度，ASML已經(jīng)出貨了23臺EUV光刻機(jī)，預(yù)計(jì)全年銷售量比2020年原計(jì)劃的35臺少一點(diǎn)。截至目前，ASML已累計(jì)出貨83臺商用EUV光刻機(jī)(其中包括2015年第一季度至2020年第三季度銷售的NXE:3350B、NXE:3400B和NXE:3400C)。如果臺積電官方關(guān)于擁有全球已安裝和運(yùn)行Twinscan NXE光刻機(jī)中約50%這個(gè)說法是正確的，那么目前可能已經(jīng)擁有30至40臺EUV光刻機(jī)。
臺積電當(dāng)然不是唯一采購大量EUV光刻機(jī)的半導(dǎo)體制造商。三星目前只使用EUV工藝來生產(chǎn)其7LPP和5LPE SoC以及一些DRAM，但隨著三星晶圓廠擴(kuò)大EUVL工藝在生產(chǎn)上的應(yīng)用，三星半導(dǎo)體也提高了基于EUV工藝的DRAM的生產(chǎn)，最終將不可避免地采購更多的Twinscan NXE光刻機(jī)。預(yù)計(jì)英特爾也將在2022年開始使用其7nm節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)芯片時(shí)，將開始部署EUVL設(shè)備，很可能在未來幾年成為EUVL設(shè)備的主要采用者之一。
未來幾年全球?qū)UV光刻機(jī)的需求只會增加，但從目前的情況來看，在未來一段時(shí)間內(nèi)，臺積電仍將是這些光刻設(shè)備的主要采購者，三星和英特爾將緊隨其后。雖然說現(xiàn)在臺積電在制造技術(shù)上面已經(jīng)在世界穩(wěn)居第一，但是臺積電還是非常依賴光刻機(jī)的，要是在短時(shí)間內(nèi)無法達(dá)到生產(chǎn)效率，即便光刻機(jī)數(shù)量增多也無法解決問題。