三星購置10臺EUV光刻機,將對晶元製造和2030格局產生什麼影響?

Mondo 科技 更新 2024-01-29

三星購置10臺EUV光刻機,對晶元製造和2030格局有何影響?

前段時間,南韓**報道:三星計畫購買至少10臺EUV光刻機,目的是擴大4nm邏輯晶元和儲存晶元的產能。

2024年,晶元市場的跌宕起伏將從"核心很難找到"自"生產能力過剩",沒有一家晶元公司,可謂眼花繚亂。

那麼問題來了:三星逆勢而上是為了什麼?真的只為台積電服務嗎?

三星晶元有多強。

南韓的面積只有中國浙江省那麼大,人口超過500萬,GDP總量為18萬億美元。 但對於像三星這樣的巨頭來說,這絕對是乙個奇怪的現象。

三星的年收入佔南韓GDP的20%,涉及多個行業。 南韓人開玩笑說,南韓人離不開三樣東西:死亡、稅收和三星。

事實上,三星不僅規模龐大,而且技術強大。

三星是世界上最大的晶元公司之一,也是世界上第一家生產儲存晶元的公司。

2024年,全球半導體營收總額為5950億美元,同比增長263%。

其中,三星以731勝出9 億美元的收入和 12 美元3%的市場份額超過了英特爾(12%)。2%),成為全球最大的半導體公司。

三星之所以能取得如此優異的成績,主要得益於晶元製造和儲存晶元的巨大優勢。

兩家實力雄厚的晶元廠商。

台積電和三星是世界上僅有的兩家先進的晶元製造公司。 如果要做7nm、5nm、4nm、3nm晶元,只能選擇台積電或三星。

在先進技術方面,台積電一直與三星正面交鋒,這讓人非常憤怒。 為此,三星也給自己定下了乙個目標:2024年超越台積電,成為晶元代工的領導者。

但實際上,三星在晶元製造領域的份額是163%,這與台積電的53%差距非常大。 那麼,如何實現2024年目標呢?

2024年,三星在半導體裝置上投資43萬億韓元(約合人民幣2300億元),這是該公司最大的半導體投資,主要集中在EUV光刻、尖端工藝等領域。

台積電2024年半導體投資1912億元,排名第二。

英特爾排名第三。

未來五年,三星將投資 237萬億元,新增員工8萬人。 大力追趕和超越。

為了趕上台積電,三星在3nm製程中也選擇了難度更大的GAA技術。

GAA技術,翻譯成中文就是全環形柵極電晶體,可以進一步提高柵極控制能力,克服FinFET技術的物理擴充套件和效能限制。 該技術稱為"摩爾定律"的延續。

在相同尺寸下,GAA技術具有更好的靜電特性和更好的通道控制,因此通道可以更窄,工藝可以更精確。

傳統的FinFET溝道只有三面的柵極包圍,未封閉的一側更容易失去電子,降低了溝道的可控性。

總體而言:GAA技術優於FinFET技術,製造出的晶元不僅效能更好,而且功耗降低了15%-20%。

當然,三星仍在探索和開發這項技術。

台積電3nm採用FinFET電晶體技術,又稱FinFET電晶體,不僅成本更低,而且技術更成熟。

對此,台積電表示:與5nm相比,第一代3nm工藝效能提公升了15-20%,功耗降低了30-35%,電晶體密度提高了13次。 同時,通過技術創新,功耗和速度更加平衡。

台積電還表示:"三星的3nm仍略遜於台積電的4nm"。這根本沒有給三星面子。

事實上,台積電並沒有錯,三星3nm工藝的良率非常低,只有30%。 4nm和5nm工藝的良率也低於台積電,漏電率也高於台積電。

否則,高通驍龍不會被戲弄"火龍",8Gen2也不會離開台積電代工廠。

但無論如何,三星的信心和勇氣依然存在。

儲存晶元是第一位的。

在儲存晶元領域,三星擁有絕對的話語權,是當之無愧的老大。

目前,三星電子、SK海力士和美光佔據了儲存晶元90%以上的份額,其中三星以42%的市場份額位居榜首,SK海力士佔據28%的市場份額,美光佔據25%的市場份額。

三星的DRAM市場份額為427%,NAND市場占有率為34%,手機儲存晶元市場占有率為49%。

公開資料顯示,全球記憶體行業市場規模超過1500億美元,其中Nandflash約為650億美元,DRAM為9110億美元。

未來,隨著資料中心、人工智慧、雲計算等領域對記憶體的需求不斷增長,記憶體行業將繼續保持高速增長。

除了市場份額,三星在儲存技術方面也非常強大。

據悉,三星今年推出了第八代V-NAND產品,以及第五代DRAM產品。

第八代產品為236層3DNAND快閃記憶體晶元,儲存密度為1TB,是目前儲存密度最高的產品。

與現有相同容量的快閃記憶體晶元相比,該晶元可將單晶吞吐量提高多達20%,進一步降低成本,預計未來將出現更便宜的SSD。

傳輸速度也提高了 12 倍到 24Gbps,可滿足PCIe40 和 50 效能要求,使 SSD 輕鬆傳輸超過 12GB 的速度。

第五代DRAM基於10nm工藝技術,將於2024年量產,採用32GBDDR5方案。

三星還表示,未來將繼續在DRAM研發上投入更多資源,開發新的架構和材料,到2024年實現1000層V-NAND技術。

可以看出,三星已經形成"高市場占有率,高周轉率,研發投入,尖端技術,征服市場"良性迴圈。

但即便如此,它仍然未能實現三星超越台積電、成為名副其實晶元第一的雄心壯志。

10EUV光刻是什麼意思?

我們知道,7nm晶元必須使用EUV光刻技術。 現實情況是,EUV光刻機只能由荷蘭的ASML製造,沒有其他公司可以與之匹敵。

ASML的EUV光刻機年產能非常有限,約40臺,台積電的40臺佔產能的一半,其餘的則由三星和英特爾瓜分。

看到這裡,你大概可以想想,為什麼台積電、三星、英特爾都創造了先進的製造工藝!因為其他公司沒有EUV光刻機。

目前,三星已經宣布購買至少10臺EUV光刻機,一方面是為了擴大自身的先進製造能力,另一方面也不可避免地提到了台積電。

一台EUV光刻機的**是12億元,10臺意味著120億元的支出,加上設施、原材料等,這無疑是一筆巨大的支出。

但三星認為這筆費用是值得的。

根據ASML的資料,一台EUV光刻機在一小時內可以處理100個12英吋晶圓,如果每天執行24小時,則每天可以處理2,400個晶圓。

一塊12英吋的晶圓的表面積約為70659平方公釐,而蘋果A16的表面積為132平方公釐,按照ASML的計算公式,減去邊緣,可以製造500顆蘋果A16。

如果這台機器每天 24 小時滿負荷運轉,它每天可以生產 120 萬件和 4 件3億片。

當然,在現實中,EUV光刻機的效率遠未達到這個水平,良品率也不會達到100%,但即便是30%的效率,也不容小覷!

10臺EUV光刻機怎麼樣?如果功率最大化,生產能力將迅速擴大。

除了擴大產能,這個時候晶元行業的投資會更低,畢竟晶元現在都在流水線上,無論是裝置、產品還是材料等,都比較低。

台積電呢?它會讓三星翻身嗎?當然不是!

台積電緊急部署先進產能。

作為晶元代工的龍頭,台積電自然不會閒著。

12月6日,台積電亞利桑那州新工廠舉行盛大的"入住儀式"。

亞利桑那州工廠總投資400億美元,計畫到2024年大規模生產3奈米晶元。 台積電的舉動確實傷了部分台灣人的心,但無可奈何!

首先,美麗的祖國要回歸製造業,台積電首當其衝;其次,想要留住蘋果的大客戶,總是要付出代價的。

幸運的是,在工廠投產後,蘋果、特斯拉、英偉達、美光等公司紛紛表示,將把產能轉移到工廠。

要知道,僅蘋果就貢獻了台積電1 4的業績,先進產能佔了一半以上。

當晶元恐慌時,台積電直接將代工率提高了10%-20%,但蘋果只漲了3%左右,為什麼?因為台積電已經離不開蘋果了。

如果蘋果將產能轉移到三星的旗艦機上,對台積電將是乙個巨大的打擊,甚至直接改變晶元代工市場的標準。

結果,台積電不得不在亞利桑那州建廠。

12月29日,台積電正式宣布量產3nm晶元,同時建立新的研發基地,積極開發2nm技術。

台積電的3nm來得姍姍來,及時輸給了三星,但劉德音說:台積電的3nm比三星更靠譜。

早在2024年,台積電就開始了3nm晶元技術的研發,但直到2024年底才成功量產,製程進度遠低於預期。

一方面難以量產,另一方面是成本問題。

3nm工藝的成本是多少?據悉,3nm EUV光掩模層數高達26層,僅3nm工藝的12英吋晶圓**就達到3萬美元,而去年同期為1層690,000 美元增長了 77%,比 7nm 的 9,346 美元增長了兩倍。

7nm晶元的單價是233美元,5nm已經達到了288美元,而3nm呢將達到 300-400 美元。

生產的手機比較貴,恐怕只有蘋果的iphone買得起。

蘋果的處理要求非常高,從富士康晚上加班生產iPhone到以每天400美元的價格留住技術工人。

因此,當台積電將3nmn3製程拿到蘋果檢查時,蘋果直接拒絕了台積電:效能增長太低,我們想用下一代N3E。

綜合來看,這些原因意味著台積電的3nm製程進度低於預期,那麼台積電的3nm製程應該比三星的好嗎?

根據以往的經驗,這是事實,但有業內人士表示:三星和台積電之前的製程都是Finfet製程,台積電自然有優勢,現在三星採用的是GAA技術。

那麼誰更好呢?我們拭目以待!

晶元發展的未來是未知數,但三星已經決定擴大生產,不僅要在先進的產能上趕上台積電,還要在儲存晶元上撼動對手,三星的野心確實不小。

台積電面臨諸多挑戰,台積電看似信心滿滿,但很多人已經開始鄙視台積電,這對美國來說是衰落的開始。

另一方面,在國內晶元企業中,中芯國際代表了最先進的產能,但落後三星4代。 長江儲存是最先進的儲存晶元公司,市場份額與三星相差數十倍。

在"禁止銷售"未來中國晶元將如何發展?

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