12月中旬,韩国**尹锡悦与荷兰首相马克·吕特发表联合声明,在双方之间建立“半导体联盟”。 双方一致认为,两国在全球半导体链条上具有特殊的互补关系,重申了打造涵盖**、企业和高校的半导体联盟的决心。 为此,双方同意在经贸部门之间建立新的半导体对话协商机制,同时促进半导体专业人才的培养。
陪同尹锡悦的还有三星电子和SK海力士的高级管理团队,这两家公司都是荷兰ASML公司的主要客户。
在瞬息万变的全球半导体市场中,尹锡悦挺身而出,帮助三星电子和SK海力士支持的韩国半导体产业,凸显了韩国保持和提高半导体竞争力的决心。
几周前,三星电子老板李在镕前往荷兰,与ASML签署了一项重要协议。 从荷兰返回韩国后,李在镕表示,他对与ASML达成的协议感到满意。 在EUV竞争日趋激烈的当下,对于三星、英特尔、台积电三巨头来说,谁先拿到ASML最先进的EUV设备,谁就拿到了多少,谁就拥有了未来先进制程芯片竞争的先机。 正因为如此,李在镕甚至尹锡悦都如此积极地奔跑。
据悉,根据协议,ASML将在五年内提供共计50台设备(不仅限于EUV光刻机),每台单价约为2000亿韩元(约合11台)。2亿元),总价值高达10万亿韩元(约合人民币551亿元)。
争夺最先进工艺。
根据三星电子、台积电和英特尔的计划,3nm工艺的量产将在2024年至2024年实现,2nm的量产将在2024年实现。 其中,三星与台积电的竞争激烈,台积电3nm依然坚持采用改进的Finfet晶体管技术,三星选择了Gaafet技术。 目前,台积电3nm继续保持市场领先地位,并已收到全球大多数主要客户的订单。
三星电子于2024年推出第二代3nm工艺,并计划在2024年量产2nm工艺。到2024年,4nm将赶上台积电。
2024年,三星将推出2nm(SF2)工艺,据报道,该工艺将采用背面电源技术,可以进一步提高性能,因为电源电路被移到了芯片的背面,为前面集成了更多的晶体管留出了空间。
在2nm工艺之后,三星将增加晶体管的纳米片数量,这可以增强驱动电流并提高性能,因为更多的纳米片允许更多的电流流过晶体管,从而增强其开关能力和运行速度。 更多的纳米片还可以实现更好的电流控制,有助于减少漏电流,从而降低功耗。 改进的电流控制还意味着晶体管产生的热量更少,从而提高了电源效率。
据韩国**称,三星晶圆代工部门正在整合优势资源,快速推进其2nm生产计划。
台积电还计划在2024年推出2nm工艺,该工艺也将使用纳米片工艺,届时三星在GAA晶体管方面已经有很多经验,这将对代工厂有利。 因此,三星对2nm工艺寄予厚望,无论是制程技术还是良率,都能与台积电抗衡。
近日,台积电已开始2nm的预生产,并有望引入最先进的AI系统,以加速试产效率。 目标是今年试生产近1000件,试产成功后,将介绍竹科宝山Fab 20工厂的后续建设,工厂团队将冲刺到2024年风险试产和2024年量产目标。
EUV器件正变得越来越重要。
无论是围城的三星电子,还是守城的台积电,都要打2nm工艺量产的仗。 制造工艺越先进,对EUV光刻设备的依赖性就越高,而此时,ASML占据了这个舞台。
据悉,2024年,ASML计划生产10台可生产2nm芯片的EUV器件,而英特尔可能已经提前获得了其中的6台。 在这种情况下,三星和台积电在这方面的竞争将更加激烈。
在半导体设备领域,韩国在半导体测试等后端设备国产化方面取得了重大进展,在前端设备方面,光刻机和离子注入机仍处于零国产化状态。 韩国在前8大半导体设备的国产化率如下:热处理(70%)、沉积(65%)、清洗(65%)、平坦化(60%)、蚀刻(50%)、测量分析(30%)、光刻(0%)、离子注入(0%)。
因此,三星需要为韩国带来更多的EUV和离子注入设备,以及后续服务和技术支持,以提高其先进工艺开发和大规模生产的效率。 为此,三星电子与ASML签署了价值1万亿韩元的信函(7.)。55亿美元)。两家公司将在韩国投资建设半导体研究工厂,以开发EUV技术。 三星电子副董事长兼设备解决方案部门负责人Kyung Kye-Hyun强调,该协议将帮助其获得下一代高NA(数值孔径)EUV光刻设备。
在即将落成的韩国京畿道东滩市半导体研究工厂,ASML和三星电子的工程师将共同改进EUV技术。 当然,这并不是为了在韩国制造光刻机,而是为了与ASML建立更深层次的合作伙伴关系,以便三星能够更好地使用最新的EUV器件。
先进的存储芯片也在追求EUV
此外,近年来,先进的存储芯片也需要EUV,在这方面,三星电子和SK海力士仍然是需求大户,这两家公司在这方面正在与美光科技竞争。
近年来,存储芯片,尤其是DRAM的制程已经进入10nm和20nm时代,并且越来越接近10nm,以至于常用的DUV光刻机难以满足最先进的工艺DRAM的要求,行业内三巨头逐步将EUV设备引入生产线。
2020 年 3 月,三星电子率先使用 EUV 光刻机生产 DRAM2024年7月,SK海力士宣布已使用EUV量产LPDDR4存储器2021 年 10 月,三星电子开始大规模生产采用 EUV 的 14nm DRAM。
标准DRAM芯片的需求远大于单一类型的逻辑芯片,三星电子的1ZNM工艺DRAM量产结果表明,与DUV光刻机相比,EUV大大简化了制造工艺,不仅可以大大提高光刻分辨率和DRAM性能,还可以减少使用的掩模数量, 从而减少工艺步骤,降低缺陷率,大大缩短生产周期。
尽管EUV掩模的成本(数百万美元)远高于DUV,但使用EUV光刻机批量生产DRAM更具成本效益。
近两年,三星电子和SK海力士将EUV光刻机引入1ZNM工艺,DRAM量产进展顺利,演进到第五代1工艺。 相对而言,DRAM三巨头美光则比较保守,没有立即跟进EUV的使用。 然而,在 2022 年,在看到使用 EUV 生产 DRAM 的诸多好处后,美光无法忍受。
据悉,美光将把EUV光刻机引入公司在日本的新生产线,在1-gamma工艺上投资约36亿美元,美光可以从日本获得15亿美元的补贴**。
显然,在用EUV制造DRAM方面,这两家韩国巨头已经走在了前面。 韩国**出面推动与荷兰、ASML的深度合作,这将有助于三星和SK海力士存储芯片未来升级。
应对日本的半导体复兴。
最近,韩国**一直如此积极地参与当地半导体产业的发展,另一个刺激因素是日本**和该行业正在共同行动,以振兴当地的半导体产业。
日本企业一度主导全球半导体市场,在80年代后期占据了50%以上的市场份额,但目前的份额已降至10%左右。 虽然在功率半导体、半导体设备、材料等部分领域仍具有竞争力,但总的来说,日本需要的许多类别的芯片都依赖进口,尤其是先进工艺芯片(16nm及以下),其本土市场几乎是一片沙漠。
近两年来,日本**一直致力于提升本土先进工艺芯片的制造能力,并采取了一系列措施。
为了打造本土半导体链,日本提供了大量补贴,不仅吸引台积电落户日本,PSMC还将与日方合资在宫城县设立工厂,加上联电现有的三重县晶圆厂,台湾四大晶圆代工厂中的三家, 中国已部署在日本。
据悉,台积电熊本新工厂主楼已完工并搬迁至机器,预计将于2024年第四季度开始量产。 台积电也有可能在日本建立第二座晶圆厂。
除了鼓励外国企业在当地投资建厂外,日本**还于2024年8月组织了由丰田、索尼、NTT、NEC、软银、电装、铠侠、三菱UFJ等8家日本公司和官员共同成立的Rapidus公司,目标是2024年开始试产2nm芯片,2024年量产。
据日本称,ASML将于2024年在日本北海道设立一个新的技术支持中心,以协助Rapidus的2nm晶圆厂安装和维护EUV光刻设备。
Rapidus董事长Tetsuro Higashi表示,为了建立最先进的芯片生产线,预计将投资7万亿日元(约合540亿美元),以便在2024年量产。 此前,八家参股公司和日本**提供的补贴资金远远不够。 今年4月,日本经济产业省敲定了向Rapidus额外提供3000亿日元(约合22)的计划7亿美元)的补贴。但这还不够,他们需要下很大的赌注。
日本虽然在先进工艺芯片方面实力较弱,但该国在半导体材料方面处于世界领先地位,半导体前端工艺常用的材料共有19种,其中14种由日本企业主导,尤其是10nm以下工艺的光刻胶,基本只由日本企业生产。 这对韩国来说是一个很大的问题,因为韩国先进芯片制造所需的关键半导体材料大部分都需要从日本进口,4年前,因为一些事件导致两国和人民之间的对抗,日本切断了向韩国出口相关半导体材料的渠道, 尤其是光刻胶,韩国的相关技术和产品没有竞争力。这使得韩国**和相关公司,尤其是三星电子和SK海力士,非常被动。
今年上半年,日本产业创新投资公司(JIC)同意收购光刻胶巨头JSR,后者拥有约30%的全球市场份额。 这个投资机构的背后是日本**。
光刻胶是光刻工艺中最核心的材料,其纯度和质量直接决定了芯片的良率。
三星集团CEO曾说过:“如果缺少光刻胶,那么光刻机就是一堆废金属。 ”
2024年,日本反韩,不允许日本向韩国出口光刻胶,这极大地影响了三星电子先进工艺芯片的生产,尤其是良率直线下降,因为只能使用纯度不足的光刻胶。
韩国吸取了教训,当时韩国决心加强本土半导体材料能力。 2024年12月,三星宣布,东进半导体研发的EUV光刻胶已成功应用于芯片生产,东进也是首家将EUV光刻胶国产化到量产水平的韩国公司。
Dongjin Semichem在日本实施出口管制后开始开发光刻胶,2024年,ASML韩国前CEO金英善被聘为副会长,为进军EUV光刻胶业务奠定了基础。 据韩媒ETNews报道,东进半导体已经制定了高数值孔径EUV光刻胶的开发路线图,从今年下半年开始研发项目,目标是最早在2024年上半年完成技术开发。
结语。 英特尔的改变,让先进制程的竞争更加激烈,行业前三在2nm制程芯片量产到来的时候,将来到历史进程中最接近的时候,无论是技术还是量产能力,都很可能是几十年来最小的差距,同时也是三者的竞争。
随着应用需求的发展,存储芯片对工艺技术的要求越来越高,发展到10nm以下的先进工艺只是时间问题。
日本作为曾经的亚洲半导体产业霸主,后来被韩国拉下台,如今,日本已经走上了复兴之路。
面对这些竞争和压力,韩国**及相关企业不断强化竞争意识,不进则退,需要采取更多行动和措施来维持行业地位。