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三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能


三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能文章插图
芯东西（公众号：aichip001）
作者 | 汤之上隆
编译 | Panken
编者注：本文作者汤之上隆先生为日本精密加工研究所所长 ， 曾长期在日本制造业的生产第一线从事半导体研发工作 ， 2000年获得京都大学工学博士学位 ， 之后一直从事和半导体行业有关的教学、研究、顾问及新闻工作者等工作 ， 曾撰写《日本“半导体”的失败》、《“电机、半导体”溃败的教训》、《失去的制造业：日本制造业的败北》等著作 。 本文是汤之上隆先生近日发表于eetimes.jp上的一篇长文 。
全文如下：
最先进的EUV（极紫外线）光刻机始于1997年 ， 其全面开发在20多年后的2018年第三季度 。 随后 ， 台积电在2019年将EUV应用于7nm+工艺量产 ， 2020年5nm的量产同样采用了EUV技术 。
汤之上隆在2007年第一次参加国际光刻技术博览会（SPIE）时 ， 有一个演示文稿展示了开发EUV何其困难 ， 如下图所示 。
三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能文章插图
2007年2月在国际光刻技术会议SPIE上（来源：引用自Anthony Yen ， ASML ， “ EUV光刻及其在逻辑和存储设备中的应用” ， VLSI 2020）
在银河系的最右端是太阳系 ， 这里有人类赖以生存的地球 。 然而 ， EUV量产机与太阳系距离10万光年 ， 相距如此遥远 ， 仿佛人类一生都无法触达它们 。 十三年前 ， 开发EUV非常困难 。
好在人类的智慧很美妙 ， 来自世界各地的光刻技术研究者将智慧聚集起来 ， 致力于解决每一个课题 。 结果在2013年左右 ， EUV光源输出这一大难题得以改善 ， 有关人员称“EUV正接近太阳系”；2016年 ， EUV“跳入地球大气层” ， 被期待已久的研发设备由荷兰ASML公司推出 。
目前ASML是唯一可以提供EUV光刻机的供应商 ， 其出货量稳步增长 ， 2016年出货5台、2017年出货10台、2018年出货18台、2019年出货26台 ， 汤之上隆预计 ， 到2020年ASML将出货36台EUV光刻机 。
三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能文章插图
ASML的EUV光刻设备出货量和积压需求（来源：WikiChip、ASML财务报告和一些作者的预测）
然而 ， ASML似乎无法满足先进半导体制造商的订单数量 ， 订单持续积压 ， 到2020年第二季度 ， 其积压需求数量似乎达到了56台 。
那么为什么会如此缺货呢？
一、台积电与三星的EUV之战台积电和三星电子（以下简称三星）是仅有的两家使用EUV技术推进7nm及更小制程研发的半导体制造商 。 由于这两家公司的订单数量巨大 ， 因此认为积压的EUV光刻机订单正在增加 。
关于这两家公司 ， 作者曾在《三星董事长去世、令人惊讶的半导体业界“三伟人”的意外共通点》一文写道 ， 台积电自2021年依赖每年都需求30台EUV光刻机 ， 但这被低估了 。 三星副董事长李在镕于2020年10月13日访问ASML ， 并要求ASML在2020年交付9台EUV光刻机、在2021年后每年交付20台EUV光刻机 。
三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能文章插图
半导体制造商拥有的EUV光刻机累计数量（来源：每个公司的计划和作者预测）
作者认为鉴于ASML的生产能力 ， 这是不可能的 ， 但他此前的预测很可能是错误的 。
因此 ， 在本文中 ， 汤之上隆将解释台积电每年需要多少EUV光刻机及原因 ， 以及三星旨在2020年赶上台积电的EUV实施策略 ， 还将讨论ASML能否满足台积电和三星的需求 。
首先陈述下结论 ， 虽然对于台积电和三星来说 ， 这不是一个完整的答案 ， 但ASML预计它将交付接近于这个数量的EUV光刻设备 ， 助力这两家公司继续推动3nm及更小制程的演进 。


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