来源:拓墣产业研究院 原作者:徐韶莆
在先进制程纳米节点持续微缩下,光刻机是重要关键设备。12寸晶圆主要光刻机为arf immersion机台,可覆盖45nm一路往下到7nm节点的使用范围,其雷射光波长最小微缩到193nm;针对7nm节点以下的制程,euv(extreme ultra-violet)极紫外光使用光源波长为13.5nm,确保先进制程持续发展的可能性。
半导体光刻机设备市场规模主要有3家设备供应商:asml、nikon及cannon。其中,asml以市占率超过8成居首,几乎占据逻辑ic与存储器先进制程的光刻机需求,且面对更小微缩尺寸的范围,目前仅有asml能提供euv机台做使用,更加巩固其在市场上的地位。本篇主要借asml在光刻机的销售状况,做区域性分布与先进制程需求状况分析。
台湾地区与韩国对光刻机需求最强烈,大陆地区未来或将开创新市场开发程度值得关注
asml营收在先进制程快速发展下,连续5年呈现高度成长,年复合成长率13%。从营收区域分布来看,台湾地区与韩国由于晶圆代工扩厂动作频频,自2016年来持续保持超过5成份额,为asml最大营收占比区域;美国与大陆地区的区域营收则大致保持2~3成左右份额。
韩国除了既有制造存储器的大量需求外,2019年4月底,samsung宣布计划至2030年底投入总数133兆韩圜扩张晶圆代工业务,其中60兆韩圜将规划投资生产设备,也预期持续拉抬asml在韩国地区的营收。
至于台湾地区部份,台积电目前扩厂计划包括在南科负责生产3nm与5nm节点的fab 18,对光刻机需求也是asml主要成长动能,尤其是在高单价euv需求方面,从asml最早的第一批euv出货即获得机台,抢得先机做持续性的现地化调机,有助于评估日后fab 18的建置数量。
美国的扩厂动作则相对保守,从global foundries终止研发7nm制程后,基本上在晶圆代工这一块就停止扩厂计划,光刻设备需求转而倚靠idm厂。美国最大idm厂intel是光刻机设备商的主要客户,在2018下半年因10nm制程进度延期造成cpu供货不足,也促使intel于2018年第四季宣布在以色列与爱尔兰的14nm扩产计划,拉抬asml在美国地区营收。
不过,intel同时也是nikon arf immersion与arf的主要客户,nikon凭借价格优势把握intel光刻机部份需求,估计在2019~2020年出货arf immersion与arf机台给intel,未来asml在美国区域营收或许由euv采购状况来主导。
最后是大陆地区,虽然晶圆厂扩厂计划持续增加,但对高端光刻设备依赖度较高的先进制程晶圆厂目前不在多数,其余成熟制程的光刻设备供应商则有nikon与canon等竞争对手,加上大陆地区也致力于国产光刻设备开发,未来asml在大陆地区区域的营收成长目标,除了独家供应euv优势外,尚需考量额外的影响因素。
总括来说,先进制程的光刻设备出货前景看好,加上euv高单价设备加持,将持续助益asml营收攀升。在区域性方面,四大区域需求将持续增加,以韩国与台湾地区成长潜力较高,而大陆地区在中芯国际宣布成功购入euv机台后,可望开启大陆地区发展14nm以下节点发展。
euv需求数量持续增加,贡献asml营收仅次于arf immersion
受惠于先进制程发展,euv使用量在7nm节点以下制程大幅增加。以7nm节点制程来说,samsung的做法是包括前、中、后段曝光显影制程全面使用euv;台积电7nm做法可划分为没有使用euv,以及部份critical layer使用euv两类;至于intel以10nm发展时程看来,应该是与台积电在7nm节点做法相似,初期不使用euv,在后续优化版本部份layer使用euv。而在7nm节点以下制程,3家主要厂商将全面使用euv机台,大幅拉抬euv需求量。
asml是目前唯一提供euv的光刻技术厂商,在光刻设备市场位居领先地位。分析过去3年asml供应的机台分类,arf immersion为其营收主力,涵盖45nm以下至7nm的制程节点;euv目前虽然数量不多,但受惠于价格较高,在营收表现上已稳居第二位,有机会在未来追上arf immersion的营收表现。
另外,就euv数量来看,或许在发展3nm制程时,可望看见更大量机台需求。samsung宣布其先进制程roadmap,预计在2021下半年推出使用gaa-fet(gate-all-around field-effect transistor)技术的3nm节点制程;3nm gaa-fet工法相较现行5nm fin-fet结构更复杂,制作闸极环绕的纳米线(nano-wire)需要更多道程序,可能将增加曝光显影的使用次数。
euv现行的throughput(处理量)约125 wph(每小时能处理的wafer数量),相比现行arf immersion产能有限。
而asml下一世代euv机台nxe3400c将提高产能,成为各家晶圆厂计划导入的新机台,预计2019下半年陆续出货。如果在3nm制程使用gaa技术,曝光显影次数增加,预期会让euv机台数超过现行发展5nm的需求数量,甚至有机会接近arf immersion数量的一半,在此情况下,asml营收可望于未来显著增长。
图片声明:封面图片来源于正版图片库,拍信网。
如需获取更多资讯,请关注全球半导体观察yb体育app官方下载官网(www.dramx.com)或搜索微信公众账号(全球半导体观察)