極紫光外刻,臺積電獨領風騷

極紫外光刻,簡稱EUV,是一種先進的光刻技術。

近期,作為全球最大的晶圓代工廠,臺積電(TSMC)宣佈自己成為首家將EUV光刻技術商業化的芯片製造商。臺積電在一份新聞聲明中表示,它已在迅速部署產能,以滿足多個客戶的迫切需求。

Arete Research高級分析師Jim Fontanelli說“臺積電在EUV芯片領域顯然處於領先地位,無論是所用的工具還是訂購的工具,生產的商用EUV芯片數量,還是將EUV集成到未來路線圖中。”

他說,目前的領先優勢是7nm製程技術,其中約三層是使用EUV完成的。據Fontanelli稱,到2020年,臺積電將在下半年將5nm的產能增加到大約15層,然後在2020年底將6nm的產能增加到大約4層。

他說,由於7nm晶圓的有限供應量,AMD可能成為臺積電7nm的主要客戶,但華為將在5nm供應上領先,蘋果緊隨其後,雙方都希望利用芯片尺寸優勢,以及正常的功率和速度改進。與此同時,聯發科可能成為臺積電6nm的主要客戶,因為在7nm上的晶圓供應有限。

作為臺積電代工業務的主要競爭對手,三星表示EUV一直難以實現,但該技術將成為芯片生產更精細功能的關鍵。EUV光刻的功率目標至少為250w,而其他傳統光刻源的功率目標要小得多。浸泡式光刻光源的目標功率為90w,乾燥ArF(氟化氬)光源功率為45w, KrF(氟化氪)光源功率為40w,高鈉EUV源預計至少需要500w。

然而,EUV提供了關鍵優勢,可以抵消在7納米及更高級節點上製造芯片的高昂費用。三星表示,EUV可以將掩模水平降低約20%,從而縮短了生產週期。利用EUV工藝的芯片設計人員可以避免使用193nm浸沒式光刻技術時晶圓廠一直在努力的三重和四重圖案化技術。

極紫光外刻,臺積電獨領風騷

“過去的每個月都讓這種越來越強大的技術變得更有吸引力,對前沿半導體行業來說也變得更加必要,”三星代工業務首席專家永珠全(Yongjoo Jeon)表示。

據Arete分析師Fontanelli稱,去年年底三星推出了EUV和7LPP節點,產品內部用於三星的應用處理器,也可能用於高通,但量不大。他說,三星計劃明年推出6納米EUV,並在2021年量產5納米EUV。

Fontanelli說:“關鍵的問題是晶圓的體積 —— 雖然三星保證了手機的內部體積,但他們的外部客戶數量有限,高通是他們的主要客戶。”他補充稱,三星可能會把高通的部分業務拱手讓給臺積電。

EUV三重奏

目前,只有三個芯片製造商(臺積電,三星和英特爾)計劃在其生產路線圖中採用EUV。豐塔內利表示,英特爾位居第三。

Fontanelli說:“英特爾承諾將在2021年的某個時候,推出EUV 7納米芯片。” “由於工藝要求的差異,芯片層數會低於5nm的TSMC,可能少於10層。”

英特爾仍然是EUV競賽中的黑馬。VLSI Research首席執行官Dan Hutcheson表示:“英特爾是這三者中的佼佼者,因為它無需為了銷量而公開其研發進展,而是一直善於將其光刻工具推向一個新的節點。” 。 “多年來,英特爾一直是EUV的積極推廣者。英特爾沒有在市場上誇耀EUV的需求,因此他們只有在已經確定生產計劃後才會宣佈。”

IC Insights副總裁Matas指出,英特爾原本計劃在2017年推出7nm製程處理器,但14nm製程和10nm製程的延遲將該公司推出7nm製程處理器的計劃推遲到2021年。2019年5月,英特爾高管表示其7nm技術將挑戰臺積電計劃的5nm製程的性能。

極紫光外刻,臺積電獨領風騷

EUV的普及

EUV技術的完全普及可能還需要幾年時間,這讓小規模的芯片製造商鬆了口氣,他們可以短時間內繼續使用原有的光刻工具。

Linley Group的首席分析師Linley Gwennap說:“EUV只適用於最小的功能,所以我們預計晶圓廠將繼續在大多數層上使用光學元件。”臺積電表示,7nm+將EUV用於4層,而下一代5nm節點將EUV用於14層。隨著晶體管的不斷縮小,EUV需要更多的層。”

Gwennap表示,儘管臺積電表示,其7nm處理器的產量不錯,但我們尚未看到任何搭載7nm+處理器的手機。他指出,華為的Mate 30手機使用的是7nm麒麟990,而不是7nm+ 5G版本。Gwennap表示,相比之下,三星自8月起就開始在Note 10智能手機中搭載7納米EUV芯片,因此收益率必須合理。

“英特爾至少落後了兩年,它的第一款EUV產品最多也要到2021年底才能推出,”Gwennap說。


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