极紫光外刻,台积电独领风骚

极紫外光刻,简称EUV,是一种先进的光刻技术。

近期,作为全球最大的晶圆代工厂,台积电(TSMC)宣布自己成为首家将EUV光刻技术商业化的芯片制造商。台积电在一份新闻声明中表示,它已在迅速部署产能,以满足多个客户的迫切需求。

Arete Research高级分析师Jim Fontanelli说“台积电在EUV芯片领域显然处于领先地位,无论是所用的工具还是订购的工具,生产的商用EUV芯片数量,还是将EUV集成到未来路线图中。”

他说,目前的领先优势是7nm制程技术,其中约三层是使用EUV完成的。据Fontanelli称,到2020年,台积电将在下半年将5nm的产能增加到大约15层,然后在2020年底将6nm的产能增加到大约4层。

他说,由于7nm晶圆的有限供应量,AMD可能成为台积电7nm的主要客户,但华为将在5nm供应上领先,苹果紧随其后,双方都希望利用芯片尺寸优势,以及正常的功率和速度改进。与此同时,联发科可能成为台积电6nm的主要客户,因为在7nm上的晶圆供应有限。

作为台积电代工业务的主要竞争对手,三星表示EUV一直难以实现,但该技术将成为芯片生产更精细功能的关键。EUV光刻的功率目标至少为250w,而其他传统光刻源的功率目标要小得多。浸泡式光刻光源的目标功率为90w,干燥ArF(氟化氩)光源功率为45w, KrF(氟化氪)光源功率为40w,高钠EUV源预计至少需要500w。

然而,EUV提供了关键优势,可以抵消在7纳米及更高级节点上制造芯片的高昂费用。三星表示,EUV可以将掩模水平降低约20%,从而缩短了生产周期。利用EUV工艺的芯片设计人员可以避免使用193nm浸没式光刻技术时晶圆厂一直在努力的三重和四重图案化技术。

极紫光外刻,台积电独领风骚

“过去的每个月都让这种越来越强大的技术变得更有吸引力,对前沿半导体行业来说也变得更加必要,”三星代工业务首席专家永珠全(Yongjoo Jeon)表示。

据Arete分析师Fontanelli称,去年年底三星推出了EUV和7LPP节点,产品内部用于三星的应用处理器,也可能用于高通,但量不大。他说,三星计划明年推出6纳米EUV,并在2021年量产5纳米EUV。

Fontanelli说:“关键的问题是晶圆的体积 —— 虽然三星保证了手机的内部体积,但他们的外部客户数量有限,高通是他们的主要客户。”他补充称,三星可能会把高通的部分业务拱手让给台积电。

EUV三重奏

目前,只有三个芯片制造商(台积电,三星和英特尔)计划在其生产路线图中采用EUV。丰塔内利表示,英特尔位居第三。

Fontanelli说:“英特尔承诺将在2021年的某个时候,推出EUV 7纳米芯片。” “由于工艺要求的差异,芯片层数会低于5nm的TSMC,可能少于10层。”

英特尔仍然是EUV竞赛中的黑马。VLSI Research首席执行官Dan Hutcheson表示:“英特尔是这三者中的佼佼者,因为它无需为了销量而公开其研发进展,而是一直善于将其光刻工具推向一个新的节点。” 。 “多年来,英特尔一直是EUV的积极推广者。英特尔没有在市场上夸耀EUV的需求,因此他们只有在已经确定生产计划后才会宣布。”

IC Insights副总裁Matas指出,英特尔原本计划在2017年推出7nm制程处理器,但14nm制程和10nm制程的延迟将该公司推出7nm制程处理器的计划推迟到2021年。2019年5月,英特尔高管表示其7nm技术将挑战台积电计划的5nm制程的性能。

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EUV的普及

EUV技术的完全普及可能还需要几年时间,这让小规模的芯片制造商松了口气,他们可以短时间内继续使用原有的光刻工具。

Linley Group的首席分析师Linley Gwennap说:“EUV只适用于最小的功能,所以我们预计晶圆厂将继续在大多数层上使用光学元件。”台积电表示,7nm+将EUV用于4层,而下一代5nm节点将EUV用于14层。随着晶体管的不断缩小,EUV需要更多的层。”

Gwennap表示,尽管台积电表示,其7nm处理器的产量不错,但我们尚未看到任何搭载7nm+处理器的手机。他指出,华为的Mate 30手机使用的是7nm麒麟990,而不是7nm+ 5G版本。Gwennap表示,相比之下,三星自8月起就开始在Note 10智能手机中搭载7纳米EUV芯片,因此收益率必须合理。

“英特尔至少落后了两年,它的第一款EUV产品最多也要到2021年底才能推出,”Gwennap说。


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