当3nm的竞争才刚刚开始显现时,2nm似乎是一把剑影。
台积电、三星和英特尔这三大全球领先的晶圆代工厂,都在加速开发更先进的2nm工艺,各有各的招数,英特尔的后电源T**; 台积电的GAA、CODOS; 三星的MBCFET等。 但在关键装备领域,毫无疑问,高数值孔径EUV已经成为必须为之奋斗的“堡垒”。
看起来英特尔正在带头。 近日,英特尔大量采购了ASML下一代高数值孔径高数值孔径EUV光刻机,将于2024年出货,采购数量为6台,将在2025年及以后用于使用18A或其他工艺的芯片制造。 业内人士预计,ASML明年剩余的4个产能将在三星晶圆代工和台积电之间瓜分,三星预计拿到3个,台积电明年可能只有1个。
难道台积电“慢了半拍”? 不过,多位业内人士分析,台积电背后有着深厚的信心和实力,台积电正稳步关注未来,未来2nm的竞争不仅仅是高数值孔径的EUV,地缘政治因素可能更难预测。
2nm寿命系统高NA EUV?
这也引发了一个很大的思考:2nm真的是高数值孔值EUV吗?
一位知名市场研究机构资深分析师告诉极微,从目前来看,DUV可以用在7nm工艺上,5nm可以通过多重**支持,但是在3nm和2nm之后,要想比其他竞争对手更快地推进摩尔定律,就必须使用EUV。 目前,EUV 光刻机可以支持工艺进步到 3nm 左右,但如果 OEM 想要继续推进到 2nm 甚至更小的尺寸,他们将需要具有更高数值孔径的高数值孔径 EUV。
为了进一步提高EUV光刻机的分辨率,满足下一代sub-2nm工艺的要求,全球领先的光刻机制造商ASML推出了0的高数值孔径Na55光刻平台exe。 目前,第一代EUV光刻机NXE平台机型已升级至3600D,即将推出的第二代HIGH NA EUV-EXE平台试产机型为5000台,量产机型为5200台。
据悉,它配备了0配备 55 Na 透镜的高数值孔径 EUV 光刻设备可实现 8 nm 的分辨率,分辨率为 0与 33 Na 透镜的标准 EUV 13nm 分辨率相比,这是一个显着的改进。 高数值孔径EUV有望成为亚2nm工艺的关键工具,并将在需要使用低数值孔径EUV多路复用**或使用高数值孔径EUV的后2nm阶段工艺中发挥至关重要的作用。
从时间线来看,2nm的发展越来越近了。
目前,最先进的量产技术是3nm工艺,三星于去年6月开始量产,而台积电则在去年年底开始量产。 在2nm层面,三星计划在2025年上半年量产,台积电也设定了2025年下半年的量产时间表。 英特尔是最激进的,提出了 IDM2自0转型以来,提出四年五节点计划,计划今年上半年量产20A,即2nm级产品,下半年开发18A工艺18nm产品,以赶上2nm节点重塑格局。
至此,高钠EUV之战已经全面展开。
英特尔可以进攻和撤退,也可以防守
英特尔之所以抢占先机,除了前面提到的和它希望在2nm之后率先出现之外,也是决定英特尔代工未来方向的X因素。
有分析人士指出,2nm的量产对英特尔未来的发展有着决定性和关键性的影响,是攻击台积电的成败节点。 如果英特尔在2nm节点上处于领先地位,推出速度快于台积电,提高良率,它将是第一家使用高数值孔径EDU并开始量产的公司,有望得到部分客户的认可和订购,那么其IDM20战略将顺利推进,未来代工格局有望超越三星,迈向新的高峰。
而且引领潮流的不仅仅是设备,英特尔还有一个诀窍:英特尔将首次在英特尔 20A 工艺节点中使用反向供电的 BSPDN 技术。 与EUV光刻机类似,BSPDN被视为一项创新技术,可以继续开发下一代先进工艺,并且是晶圆代工巨头的另一个竞争高地。 在后电源层面,英特尔一路领先,台积电和三星将落后一两年。 在双重保险下,英特尔似乎有机会获胜。
但是,如果失去了这个机会,一些激进的分析师表示,英特尔可能会将Fab-lite进行到底,甚至变成Fabless。 只不过,从目前来看,英特尔可以说是攻防兼备,无论是修复还是剥离,都将是一笔可观的资产。
由于 2nm 节点对英特尔如此重要,英特尔的大赌注也就不足为奇了。 英特尔目前正在购买ASML的EUV测试设备Twinscan Exe:5000,以学习如何更好地使用高数值孔径EUV设备,获得宝贵的经验,并计划从2025年开始使用Twinscan EXE:5200量产18A制程芯片。
关键问题是,英特尔能否扭转战局? 目前,英特尔面临着许多挑战。 一方面,高数值孔径EUV的成本居高不下,高数值孔径EUV光刻机的试制成本也超过3亿美元。 另一方面,高数值孔径EUV器件本身面临许多挑战,例如可以支持光子散粒噪声和生产力要求的光源; 遇见 055Na溶液,焦深小; 计算光刻能力; 掩模制造和计算基础设施(包括新材料等)需要英特尔的时间和精力。
此外,英特尔的竞争对手也在寻求收购高数值孔径EUV。 三星电子副董事长兼设备解决方案部门负责人Kyung Kye-hyun近日表示,该公司已与ASML达成协议,购买高数值孔径EUV。 Kyung Kye-hyun说:“三星已经确保了高NA设备技术的优先权,我相信从长远来看,我们已经创造了一个机会,可以优化高NAP技术在DRAM存储芯片和逻辑芯片生产中的使用。 ”
此外,虽然台积电推出高数值孔径EUV的速度并不慢,甚至比英特尔晚,但凭借20多年的革命性“友谊”和与ASML的实践经验,台积电未必能够超越。
2nm的趋势
至于台积电不急于推出高数值孔径EUV的原因,台湾专家吴子豪在一篇文章中表示,由于目前ASML高数值孔径EUV的采购和生产成本高,从工艺稳定性和量产经济效益的角度来看,未必有利于台积电第一时间推出并占据优势。 台积电着眼于未来,将大力采购WPH为220的下一代量产机型,即Twinscan EXE:WPH更高的5200、5200甚至5400机型数量,是三大晶圆代工巨头未来竞争的重点。
还应该注意的是,由于台积电的全球扩张和工厂建设,资本支出可能会大大倾向于海外扩张。
早在 2021 年,ASML 就与台积电合作开发早于高数值孔径 EUV 的 alpha,而在台积电完成一系列量产优化后,ASML 正式推出第一代 TWINSCAN EXE,一款用于测试的高数值孔径 EUV 器件:5000,在使用高数值孔径 EUV 方面,台积电的工程师们抓住了机会。 再加上台积电和ASML20多年的共同成就和革命性情感,在EUV达到合适的成本后,台积电可以在几分钟内从ASML那里得到它想要的EUV。
业内知名专家莫大康认为,英特尔希望缩小与高数值孔径EUV的差距,但实际上是有风险的,因为成本太高,需要配套材料和设备配合,磨合时间长。 台积电之所以冷静,可能也是因为英特尔不可能实现超越,否则台积电一定会竭尽全力抢占先机。
要开发2nm,台积电也可以通过在原有EUV的基础上多次加装来实现,台积电应该要等到高数值孔径EUV更成熟,配套生态更完整后再动手。 莫大康进一步分析道。
但台积电的危机可能不是高数值EUV的推出早或晚的问题。
上述分析人士指出,虽然恒强科技是先进技术强者,但台积电近期因华为麒麟芯片代工事件被推上风口浪尖,下一步美国是否会采取措施限制台积电代工,还很难说。 而且,英特尔芯片不断迭代,英伟达竞争对手的AI芯片也有可能在未来两三年内快速发展。