近日，產(chǎn)業(yè)鏈的消息人士＠手機(jī)晶片達(dá)人稱(chēng)，由于先進(jìn)制程產(chǎn)能利用率開(kāi)始下滑，而且評(píng)估之后下滑時(shí)間會(huì)持續(xù)一段周期，臺(tái)積電計(jì)劃從年底開(kāi)始，將部分EUV設(shè)備關(guān)機(jī)，以節(jié)省EUV設(shè)備巨大的耗電支出。
EUV光刻機(jī)被譽(yù)為芯片制造上的“明珠”，專(zhuān)門(mén)用于生產(chǎn)高端芯片，該設(shè)備生產(chǎn)一天需要3萬(wàn)度電左右，一年耗電大約1000萬(wàn)度，是十足的“電老虎”。
據(jù)了解，目前臺(tái)積電擁有大約80臺(tái)EUV光刻機(jī)，主要用于7nm、5nm及以下的先進(jìn)工藝，今年9月份還會(huì)量產(chǎn)3nm工藝，都需要EUV光刻機(jī)，這也導(dǎo)致了臺(tái)積電在電能方面的消耗極大。
結(jié)合最近產(chǎn)業(yè)曝出的消息來(lái)看，臺(tái)積電內(nèi)部決定放棄N3工藝，轉(zhuǎn)而在2023年下半年量產(chǎn)降本的N3E工藝，原因是N3工藝目前幾乎沒(méi)有客戶(hù)用得上。就臺(tái)積電目前的大客戶(hù)蘋(píng)果而言，在即將發(fā)布的iPhone14系列上的A16處理器不急著上3nm工藝，而是保持采用4nm工藝，再加上3nm的能效問(wèn)題，蘋(píng)果連初代3nm芯片的計(jì)劃都取消了。
除了蘋(píng)果以外，華為海思由于某些原因，也無(wú)法繼續(xù)與臺(tái)積電合作并從后者處獲得3nm工藝芯片。這也導(dǎo)致了幾乎沒(méi)有客戶(hù)能夠采用臺(tái)積電3nm工藝打造芯片產(chǎn)品，畢竟一套3nm的光罩費(fèi)用要上億美金，成本巨大。另一方面，市場(chǎng)現(xiàn)階段PC、手機(jī)、顯卡等產(chǎn)品的需求下滑，先進(jìn)工藝生產(chǎn)的芯片也受到不小影響。
與DUV（深紫外光）光刻機(jī)相比，EUV光刻機(jī)的吞吐量相對(duì)較低，每小時(shí)可曝光處理的晶圓數(shù)量約在120片－175片之間，技術(shù)改進(jìn)后，速度可以提升至275片每小時(shí)。但相對(duì)而言，EUV生產(chǎn)效率還是更高，原因在于1層EUV晶圓通?？梢源?－4層DUV晶圓。
據(jù)悉，晶圓制造采用的主流光源是氬氟激光，波長(zhǎng)為193nm，而極紫外光的波長(zhǎng)只有13．5nm，EUV光刻即以其作為光源。
EUV耗電量高的原因主要有幾個(gè)方面：
一，要激光高功率的極紫外光，需要通過(guò)功耗極大的激光器，這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此也需要優(yōu)秀且完備的冷卻、散熱系統(tǒng)來(lái)保證設(shè)備正常工作，而激發(fā)極紫外光和冷卻散熱都需要消耗大量電力。
二、光前進(jìn)到晶圓的過(guò)程中，需要經(jīng)過(guò)十幾次反射鏡修正光路方向，而每經(jīng)過(guò)一次反射，會(huì)有約30％的損耗，最終大約只有不到2％的光線(xiàn)到達(dá)晶圓。過(guò)程中損耗的能量，也大量會(huì)轉(zhuǎn)化成熱量，這又帶來(lái)大量的散熱工作，又轉(zhuǎn)化成電力消耗。
三，晶圓廠產(chǎn)能很多時(shí)候吃緊，為提高產(chǎn)能，晶圓廠會(huì)進(jìn)一步提升光源功率，從而提升曝光的節(jié)奏，這又帶來(lái)更多的用電。
綜合而言，EUV光刻機(jī)的耗電問(wèn)題，本質(zhì)是從光源激發(fā)到晶圓生產(chǎn)過(guò)程中極低的能源轉(zhuǎn)換率。
值得注意的是，盡管EUV光刻機(jī)研發(fā)成本高昂，但依然受到全球各大晶圓廠的追捧。據(jù)悉，ASML計(jì)劃在2024年量產(chǎn)出貨新一代的NA EUV光刻機(jī)，助力臺(tái)積電，三星等企業(yè)完成2nm芯片的生產(chǎn)。并且到時(shí)候ASML會(huì)大幅度提升現(xiàn)款的EUV光刻機(jī)產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2025年左右可具備年產(chǎn)90臺(tái)EUV光刻機(jī)的能力。
旺盛的市場(chǎng)需求給ASML帶來(lái)很大的生產(chǎn)壓力，雖然有大量的訂單涌入，但由于供應(yīng)鏈“斷供”影響，ASML的很多訂單難以交付。雖然臺(tái)積電和三星今年采購(gòu)的EUV光刻機(jī)訂單量達(dá)到了40臺(tái)，但ASML在第一季度出貨EUV光刻機(jī)的數(shù)量只有3臺(tái)，按這個(gè)出貨量來(lái)計(jì)算，ASML全年交付的EUV光刻機(jī)訂單只有十多臺(tái)。當(dāng)然，經(jīng)過(guò)ASML對(duì)供應(yīng)鏈的調(diào)整，交付數(shù)量應(yīng)該會(huì)有所提升，據(jù)ASML透露，今年或只能完成60％的訂單量。
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