《電子技術(shù)應(yīng)用》
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7nm、5nm的技術(shù)研發(fā)將讓芯片成本超2億美元

2018-11-01
關(guān)鍵詞: 5nm 7nm

  Q3臨近,各家公司的財報也是悲喜兩重天,而全球最大的光刻機公司荷蘭ASML公司保持開掛態(tài)勢,當(dāng)季營收27.8億歐元,凈利潤6.8億歐元,同比增長13.4%,出貨了5臺EUV光刻機。據(jù)悉,ASML預(yù)計全年出貨18臺,明年將增長到30臺,為何光刻機的生意如此“紅火”?

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  工藝升級帶來利好

  從大勢來看,這是工藝升級需求所致。

  臺積電前不久試產(chǎn)了7nm EUV工藝,采用ASML的新式光刻機Twinscan NXE,完成了客戶芯片的流片工作,同時宣布5nm工藝將在2019年4月開始試產(chǎn),量產(chǎn)則有望在2020年第二季度。

  在7nm EUV工藝上成功完成流片,證明了新工藝新技術(shù)的可靠和成熟,為后續(xù)量產(chǎn)打下了堅實基礎(chǔ)。相比臺積電第一代7nm深紫外光刻(DUV)技術(shù),臺積電宣稱可將晶體管密度提升20%,同等頻率下功耗可降低6-12%。而7nm之后,臺積電下一站將是5nm(CLN5FF/N5),將在多達14個層上應(yīng)用EUV,號稱其可比初代7nm工藝的晶體管密度提升80%,芯片面積縮小45%,頻率提升15%,功耗降低20%。

  而三星也宣布開始進行7nm LPP(Low Power Plus)工藝芯片的量產(chǎn)工作。三星的7nm LPP采用ASML的EUV光刻機,型號為雙工件臺NXE:3400B(光源功率280W),日產(chǎn)能1500片。在技術(shù)指標(biāo)上,對比10nm FinFET,三星7nm LPP可實現(xiàn)面積能效提升40%、性能增加20%、功耗降低最多50%。目前已知,高通新一代的5G基帶會采用三星的7nm LPP工藝。

  這些代工巨頭們在先進制程持續(xù)競賽,意味著EUV工藝就要正式產(chǎn)業(yè)化,這為打拼20多年的ASML帶來了全新的曙光,迎來了開掛態(tài)勢。

  產(chǎn)能進一步提升

  值得一提的是,ASML明年下半年會推出新一代的NXE:3400C型光刻機,WPH(每小時處理的晶圓數(shù)量)產(chǎn)能從現(xiàn)在的每小時125片晶圓提升到155片晶圓以上,意味著產(chǎn)能提升24%。

  現(xiàn)在的NXE:3400B型EUV光刻機的產(chǎn)能為125 WPH,而NXE:3400C的產(chǎn)能預(yù)計再提升24%,這對改善EUV工藝的產(chǎn)能很有幫助。

  不過有專家分析,EUV光刻工藝今年正式量產(chǎn)只是一個開始,因為沉浸式光刻機的產(chǎn)能可達250 WPH,可以250W的光源長時間穩(wěn)定運行,因此,EUV光刻155 WPH的產(chǎn)能雖然可喜可賀,但還需要持續(xù)精進。

  ASML公司CEO Peter Wennink也曾指出,“ASML 也將著力加速提升EUV系統(tǒng)的妥善率和生產(chǎn)力,以實現(xiàn)2019年至少出貨30臺EUV系統(tǒng)的計劃?!?/p>

  開發(fā)成本躥升

  而在ASML公司Q3的光刻機銷售中,韓國公司占比33%,我國臺灣公司占比30%,大陸公司占比18%,前一個季度中大陸公司占比是19%,不過Q3季度中臺灣公司占比從18%增長到了30%,韓國公司占比從35%降至33%。

  在單機過億歐元的EUV光刻機方面,Q3季度ASML出貨了5臺EUV光刻機,上個季度出貨7臺EUV光刻機,預(yù)計Q4季度出貨6臺EUV光刻機,全年出貨的數(shù)量將達到18臺,而2019年EUV光刻機預(yù)計出貨數(shù)量達到30臺。

  而這也表明,隨著半導(dǎo)體工藝的急劇復(fù)雜化,不僅開發(fā)量產(chǎn)新工藝的成本大幅增加,開發(fā)相應(yīng)芯片也越來越花費巨大,目前估計平均得花費1.5億美元,5nm時代可能要2-2.5億美元。中國大陸無論是代工廠商還是芯片廠商,都需要為這股“前進”勢力付出更多的投入。


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