在晶圓代工龍頭臺積電將于2020年正式量產5納米制程,而競爭對手三星也在追趕的情況下,目前兩家公司也在積極研發更先進的3納米制程。這些先進半導體制程能研發成功,且讓未來生產良率保持一定水準,光刻機絕對是關鍵。
就臺積電與三星來說,最新極紫外光刻機(EUV)早就使用在7納米制程,未來5納米制程也將會繼續沿用。至于更新的3納米制程,目前光刻機龍頭──荷蘭商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采用模組化設計,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納米及5納米制程的生產需求。
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。
隨著臺積電與三星在7納米EUV制程量產,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臺EUV光刻機,并收到9臺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臺EUV光刻機,比2018年18臺有顯著成長,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年臺積電與三星5納米制程的相繼量產,這將對于EUV光刻機的需求進一步提高。根據ASML預估,2020年將會交付35臺EUV光刻機,2021年進一步提高到45~50臺交付量。不僅如此,ASML還針對后續更為先進的3納米、2納米制程的需求,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,如此可達成小于1.7納米的套刻誤差,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。
而如果按照目前臺積電的和三星的進度來看,臺積電在2020年量產5納米制程,而3納米制程預計最快可能也要等到2022年才會量產。
至于,三星方面,按照規劃,在6納米LPP制程之后,還有5納米LPE、4納米LPE兩個制程節點,之后將進入3納米制程。規劃的3納米制程分為GAE(GAA Early)及GAP(GAA Plus)兩世代。
其中,2019年5月三星就宣布3納米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納米制程的設計。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年之后。
據了解,目前臺積電方面的3納米制程研發進展順利,已經開始與早期客戶進行接觸。而臺積電新投資新臺幣6,000億元的3納米新竹寶山廠也于2019年通過了用地申請,預計將于2020年正式動工。屆時完成之后,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芯片。
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