當3nm的競爭才剛剛開始顯現時,2nm似乎是一把劍影。
台積電、三星和英特爾這三大全球領先的晶圓代工廠,都在加速開發更先進的2nm工藝,各有各的招數,英特爾的後電源T**; 台積電的GAA、CODOS; 三星的MBCFET等。 但在關鍵裝備領域,毫無疑問,高數值孔徑EUV已經成為必須為之奮鬥的“堡壘”。
看起來英特爾正在帶頭。 近日,英特爾大量採購了ASML下一代高數值孔徑高數值孔徑EUV光刻機,將於2024年出貨,採購數量為6臺,將在2025年及以後用於使用18A或其他工藝的晶元製造。 業內人士預計,ASML明年剩餘的4個產能將在三星晶圓代工和台積電之間瓜分,三星預計拿到3個,台積電明年可能只有1個。
難道台積電“慢了半拍”? 不過,多位業內人士分析,台積電背後有著深厚的信心和實力,台積電正穩步關注未來,未來2nm的競爭不僅僅是高數值孔徑的EUV,地緣政治因素可能更難預測。
2nm壽命系統高NA EUV?
這也引發了乙個很大的思考:2nm真的是高數值孔值EUV嗎?
一位知名市場研究機構資深分析師告訴極微,從目前來看,DUV可以用在7nm工藝上,5nm可以通過多重**支援,但是在3nm和2nm之後,要想比其他競爭對手更快地推進摩爾定律,就必須使用EUV。 目前,EUV 光刻機可以支援工藝進步到 3nm 左右,但如果 OEM 想要繼續推進到 2nm 甚至更小的尺寸,他們將需要具有更高數值孔徑的高數值孔徑 EUV。
為了進一步提高EUV光刻機的解像度,滿足下一代sub-2nm工藝的要求,全球領先的光刻機製造商ASML推出了0的高數值孔徑Na55光刻平台exe。 目前,第一代EUV光刻機NXE平台機型已公升級至3600D,即將推出的第二代HIGH NA EUV-EXE平台試產機型為5000臺,量產機型為5200臺。
據悉,它配備了0配備 55 Na 透鏡的高數值孔徑 EUV 光刻裝置可實現 8 nm 的解像度,解像度為 0與 33 Na 透鏡的標準 EUV 13nm 解像度相比,這是乙個顯著的改進。 高數值孔徑EUV有望成為亞2nm工藝的關鍵工具,並將在需要使用低數值孔徑EUV多路復用**或使用高數值孔徑EUV的後2nm階段工藝中發揮至關重要的作用。
從時間線來看,2nm的發展越來越近了。
目前,最先進的量產技術是3nm工藝,三星於去年6月開始量產,而台積電則在去年年底開始量產。 在2nm層面,三星計畫在2025年上半年量產,台積電也設定了2025年下半年的量產時間表。 英特爾是最激進的,提出了 IDM2自0轉型以來,提出四年五節點計畫,計畫今年上半年量產20A,即2nm級產品,下半年開發18A工藝18nm產品,以趕上2nm節點重塑格局。
至此,高鈉EUV之戰已經全面展開。
英特爾可以進攻和撤退,也可以防守
英特爾之所以搶占先機,除了前面提到的和它希望在2nm之後率先出現之外,也是決定英特爾代工未來方向的X因素。
有分析人士指出,2nm的量產對英特爾未來的發展有著決定性和關鍵性的影響,是攻擊台積電的成敗節點。 如果英特爾在2nm節點上處於領先地位,推出速度快於台積電,提高良率,它將是第一家使用高數值孔徑EDU並開始量產的公司,有望得到部分客戶的認可和訂購,那麼其IDM20戰略將順利推進,未來代工格局有望超越三星,邁向新的高峰。
而且引領潮流的不僅僅是裝置,英特爾還有乙個訣竅:英特爾將首次在英特爾 20A 工藝節點中使用反向供電的 BSPDN 技術。 與EUV光刻機類似,BSPDN被視為一項創新技術,可以繼續開發下一代先進工藝,並且是晶圓代工巨頭的另乙個競爭高地。 在後電源層面,英特爾一路領先,台積電和三星將落後一兩年。 在雙重保險下,英特爾似乎有機會獲勝。
但是,如果失去了這個機會,一些激進的分析師表示,英特爾可能會將Fab-lite進行到底,甚至變成Fabless。 只不過,從目前來看,英特爾可以說是攻防兼備,無論是修復還是剝離,都將是一筆可觀的資產。
由於 2nm 節點對英特爾如此重要,英特爾的大賭注也就不足為奇了。 英特爾目前正在購買ASML的EUV測試裝置Twinscan Exe:5000,以學習如何更好地使用高數值孔徑EUV裝置,獲得寶貴的經驗,並計畫從2025年開始使用Twinscan EXE:5200量產18A製程晶元。
關鍵問題是,英特爾能否扭轉戰局? 目前,英特爾面臨著許多挑戰。 一方面,高數值孔徑EUV的成本居高不下,高數值孔徑EUV光刻機的試製成本也超過3億美元。 另一方面,高數值孔徑EUV器件本身面臨許多挑戰,例如可以支援光子散粒雜訊和生產力要求的光源; 遇見 055Na溶液,焦深小; 計算光刻能力; 掩模製造和計算基礎設施(包括新材料等)需要英特爾的時間和精力。
此外,英特爾的競爭對手也在尋求收購高數值孔徑EUV。 三星電子副董事長兼裝置解決方案部門負責人Kyung Kye-hyun近日表示,該公司已與ASML達成協議,購買高數值孔徑EUV。 Kyung Kye-hyun說:“三星已經確保了高NA裝置技術的優先權,我相信從長遠來看,我們已經創造了乙個機會,可以優化高NAP技術在DRAM儲存晶元和邏輯晶元生產中的使用。 ”
此外,雖然台積電推出高數值孔徑EUV的速度並不慢,甚至比英特爾晚,但憑藉20多年的革命性“友誼”和與ASML的實踐經驗,台積電未必能夠超越。
2nm的趨勢
至於台積電不急於推出高數值孔徑EUV的原因,台灣專家吳子豪在一篇文章中表示,由於目前ASML高數值孔徑EUV的採購和生產成本高,從工藝穩定性和量產經濟效益的角度來看,未必有利於台積電第一時間推出並佔據優勢。 台積電著眼於未來,將大力採購WPH為220的下一代量產機型,即Twinscan EXE:WPH更高的5200、5200甚至5400機型數量,是三大晶圓代工巨頭未來競爭的重點。
還應該注意的是,由於台積電的全球擴張和工廠建設,資本支出可能會大大傾向於海外擴張。
早在 2021 年,ASML 就與台積電合作開發早於高數值孔徑 EUV 的 alpha,而在台積電完成一系列量產優化後,ASML 正式推出第一代 TWINSCAN EXE,一款用於測試的高數值孔徑 EUV 器件:5000,在使用高數值孔徑 EUV 方面,台積電的工程師們抓住了機會。 再加上台積電和ASML20多年的共同成就和革命性情感,在EUV達到合適的成本後,台積電可以在幾分鐘內從ASML那裡得到它想要的EUV。
業內知名專家莫大康認為,英特爾希望縮小與高數值孔徑EUV的差距,但實際上是有風險的,因為成本太高,需要配套材料和裝置配合,磨合時間長。 台積電之所以冷靜,可能也是因為英特爾不可能實現超越,否則台積電一定會竭盡全力搶占先機。
要開發2nm,台積電也可以通過在原有EUV的基礎上多次加裝來實現,台積電應該要等到高數值孔徑EUV更成熟,配套生態更完整後再動手。 莫大康進一步分析道。
但台積電的危機可能不是高數值EUV的推出早或晚的問題。
上述分析人士指出,雖然恆強科技是先進技術強者,但台積電近期因華為麒麟晶元代工事件被推上風口浪尖,下一步美國是否會採取措施限制台積電代工,還很難說。 而且,英特爾晶元不斷迭代,英偉達競爭對手的AI晶元也有可能在未來兩三年內快速發展。