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ASML独霸EUV光刻机背后:你不一定知道的设备格局

ASML独霸EUV光刻机背后:你不一定知道的设备格局

[来源:半导体行业观察]    [作者]    [日期:2019-11-20 08:34]    [热度:]

2015年往后,伴跟着存储半导体商场的爆发式的添加,一直以来以最大规划著称的曝光设备的TOP1的宝座被干蚀刻(Dry Etching)攫取。


有关曝光设备商场,人们遍及认为,荷兰的ASML占有肯定的优势。可是,咱们查询了i线(365nm)、KrF(248nm)、ArF Dry(193nm)、ArF溶液(193nm)、EUV(13.5nm)等相关的曝光设备的2019年的出货金额、各家企业的占比,能够得出“ASML并没有肯定的优势”这必定论。(括号内为光源波长。) 也就是说,假如图画(Pattern)能够缩小到与光源波长共同,曝光设备的价格也就相对较高。比方说,i线约为4亿日元(约人民币2,400万元),KrF约为14亿日元(约人民币8,400万元),ArF Dry约为20 亿日元(约人民币1.2亿元),ArF溶液约为60亿日元(约人民币3.6亿元),EUV约为200亿日元(约人民币12亿元)。现在发射一个火箭的价格约为100亿日元(约人民币6亿元),最先进的曝光设备—EUV的价格要比100亿日元高得多!   在本文里,咱们讲剖析各家企业的曝光设备和出货金额,然后你会发现 ASML并不是占有肯定优势,反而是尼康、佳能、美国的Veeco三家企业分栖共存。然后,咱们将经过剖析全球各个区域的曝光设备商场,最终论证出各个国家的半导体商场趋向。最终,咱们也将会看到,到2020年,曝光设备会再次逾越干蚀设备,再次荣登商场规划榜首的宝座。 


环绕曝光设备,各家企业的攻守、分栖共存


图1是关于各种曝光设备和一切曝光设备的出货金额、各家企业的占比。据猜测,2019年的全球曝光设备的出货金额约为9,060亿日元(约人民币543.6亿元)。各家企业的占比如下:ASML(81.2%)、尼康(5.9%)、佳能(11%)、美国Veeco(1.9%),ASML占肯定优势。

图1 :各种曝光设备的出货金额、各家企业的出货金额书札。(2019年的数值是猜测值。)(图片出自:笔者依据“全球半导体出产设备,测验、查看设备商场年鉴-2016、2019”的数据制作了此表。)


能够看出,ASML是2019年全球占比最大的顶级曝光设备——EUV的仅有出产商,而ArF溶液的全球占比94.3%,尽管仅次于EUV,但也占肯定优势。也就是说,ASML因为独占了最顶级、商场规划最大的EUV和ArF溶液商场,在整个商场上的占比具有压倒性的优势。


而在商场规划较小的ArF Dry商场,ASML的占比(38.3%)则不如尼康的商场占比(61.7%)。此外,跟着NAND闪存半导体的逐渐3D化,KrF和i线将会再次“荣耀上台”,与ArF Dry相同,ASML将不再是TOP 1!
在KrF方面,佳能则以51.1%的占比位居首位,第二名为ASML(46.2%);i线的榜首名为佳能(55.2%),第二名为Veeco(23.5%),第三名为尼康(12.8%),第四名为ASML(8.5%),ASML的占比最低。
从以上成果能够看出,曝光设备厂商为了生计下去而采纳的战略。在全体曝光设备商场上具有抢先比例的ASML在i线、KrF、ArF Dry方面却相对落后,这首要因为他们将首要精力和资源侧重会集在商场规划较大、最顶级的EUV和ArF溶液方面。由此可见,全球最顶级的纤细加工的重担落在了ASML的双肩上。 另一方面,难以与ASML抗衡的尼康却瞄准了“缝隙商场”—ArF Dry、力求超越ASML的商场占比。此外,佳能不只专心于KrF和i线,而且在这两个范畴中都是TOP1。此外,Veeco出产的i线的价格还缺乏佳能价格的一半! 独霸ArF溶液和EUV、担当着最顶级纤细加工命运的ASML的存在确实不行小觑。可是,要出产最顶级的半导体,i线、ArF Dry等各种曝光设备也是有必要的!尼康、佳能、Veeco尽管在ArF和EUV范畴中被“筛选”了,可是各自都在i线、KrF、ArF Dry等方面保证了自己的“阵地”!也就是说,在曝光设备范畴,各家曝光设备厂商“分栖共存”。 


剖析各个国家和地区的曝光设备商场


图2 是各个地区及国家的曝光设备的商场推移表。从图中能够看出,具有存储半导体厂商三星电子和SK Hynix两家存储巨子的韩国商场在2016年-2018年取得了巨大的生长,可是进入2019年开端低迷。这首要是因为2016年到2018年存储半导体商场取得了爆发式的生长,但在2019年却忽然迎来了市况萎靡!


图2:各个国家和地区的曝光设备的出货金额。(图片出自:笔者依据“全球半导体出产设备,测验、查看设备商场年鉴-2016、2019”的数据制作了此表。)


假如说韩国的曝光设备商场的意向与存储半导体商场状况共同的话,那么也就是说曝光设备商场受DRAM、NAND等存储半导体的影响较大。再次调查上图2,尽管不及韩国商场那么“动乱”。不过咱们相同看到,具有存储半导体厂家镁光和英特尔的美国、具有“Kioxia”(即铠侠株式会社,原东芝存储半导体)的日本在2016年-2018年期间,曝光设备商场添加也非常显着,2019年的商场也都稍有下降。由此能够得出定论,存储半导体商场状况的好坏与曝光设备商场具有必定联系。
另一方面,具有全球抢先的集成电路专业代工工厂TSMC的我国台湾的曝光设备商场的意向却与韩国不同,在存储半导体迅速添加的2016年-2018年期间,台湾的曝光设备商场却呈现了萎缩,在存储半导体呈现低迷的2019年,台湾商场却呈现了添加趋势。这首要由以下几方面原因形成的:


首要,2018年曾经我国台湾商场萎缩的首要原因在于Apple 的iPhone出售低迷、虚拟钱银挖矿商场的“溃散”等。因为TSMC这几年的首要事务来源于代工iPhone、挖矿机的处理器。 而在2018年-2019年期间,在其他国家和地区的曝光设备商场都呈现了低迷态势,只要我国台湾商场呈现了添加。这是因为TSMC为了加码先进制程,很多购入了单价约为200亿日元(约人民币12亿元)的最顶级的EUV曝光设备。据报道,在2019年,TSMC收购了18台EUV,三星电子收购了8台EUV,英特尔收购了4台EUV。(如图3)


图3:各个国家和地区的EUV曝光设备的出货数量。(图片出自:笔者依据“全球半导体出产设备,测验、查看设备商场年鉴-2016、2019”的数据制作了此表。)


可是,要“娴熟”运用EUV设备,是极端困难的,而且需求很多的操练。听说,TSMC于2018年每月在EUV上耗费了3万-4万个硅晶圆,最终都报废了。未来最顶级的曝光设备有可能是EUV, 不过当时最厉害的当属TSMC一家。


举动“可疑”的我国曝光设备商场


我国的曝光设备商场与咱们刚刚看过的韩国、我国台湾商场大有不同。


在2012年-2018年期间,我国的曝光设备商场呈直线上升。这是因为我国提出了智能制作方案、且我国要进步半导体自给率(现在仅有15%)的原因。在此期间,我国开端大批量建造存储工厂 和晶圆代工工厂。假如要建造半导体工厂,需求导入适当数量的曝光设备等出产半导体需求的设备。 鉴于以上原因,我国大陆的曝光设备商场在2018年简直赶上了台湾。可是,业界遍及认为我国引入的曝光设备遍及处于“休眠状况”。之所以这么说是因为我国大陆的半导体出货金额远远不及台湾,因而半导体自给率也没有得以提高。 此外,在2019年我国的曝光设备商场呈现了萎缩。这是因为中美之间众所周知的原因。 以上是咱们剖析的曝光设备的商场状况。经过剖析曝光设备商场状况,咱们能够大致读取各个国家和地区的半导体商场的意向。


曝光设备将再次荣登商场TOP1的“宝座”


如图1 所示,咱们猜测2019年单价到达200亿日元(约人民币12亿元)的最先进的EUV曝光设备的出货金额将会超越ArF溶液的出货金额。EUV设备的出货金额和出货数量如图3所示,估计往后也会呈现较高的添加。推进EUV商场稳定添加的首要是台湾的TSMC,其次是韩国的三星和美国的英特尔。
 TSMC曾发布说,2019年的出资额由开始的100亿美元(约人民币700亿元)添加至150亿美元(约人民币1,050亿元)。听说,TSMC也根本现已确认添加2020年的出资!不管怎么说,一台EUV设备的价格就要200亿日元(约人民币12亿元)呢!假如TSMC继续很多购买这样贵重的EUV设备,曝光设备的商场规划应该会在2020年超越Dry Etching(干蚀刻)设备商场,再次取得TOP1的宝座!


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