半導體晶圓代工成為全球科技競爭的焦點，先進位程的角逐競爭日趨激烈，ASML的EUV光刻機供應成為產業界關心的話題。2021年臺積電和三星將需要ASML供應多少臺EUV光刻機？臺灣和日本產業界分析人士分別給出了不同的答案。
——臺灣專家：2021年底臺積電55臺，三星30臺
2020年12月下旬，媒體報導臺積電2021年先進位程的產能已經被 「預訂一空」。其中，蘋果iPhone 應用處理器及 Arm 架構電腦處理器擴大量產規模，獨佔 5nm 超過80%的產能；而蘋果空出的 7nm 產能，也被超微半導體(AMD)接手。
臺積電Fab 18廠第三期將在2021年第一季開始進入量產，5nm生產線全數到位，每月可提供超過9萬片的投片產能。據分析，臺積電會進行上、下半年產能調配，部分產品線會在2021年上半年預先投片，避免下半年旺季訂單湧現後的產能短缺。除了蘋果，高通、聯發科、超微、博通、美滿電子都有5nm投產計劃。
臺積電以7nm製程優化而來的6nm製程也同樣產能吃緊。高通和聯發科除了7nm製程增加投片，其5G處理器將採用6nm製造。英特爾也會採用臺積電6nm製程製造GPU產品。
根據ASML的官方數據，2018年至2019年，每月產能約4.5萬片晶圓（WSPM），一個EUV層需要一臺Twinscan NXE光刻機。隨著工具生產效率的提高，WSPM的數量也在增長。。
ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系統價格相當昂貴。早在10月份，ASML就透露，其訂單中的4套EUV系統價值5.95億歐元(約合7.03億美元)，因此單臺設備的成本可能高達1.4875億歐元(1.7575億美元)。
臺灣產業分析人士吳金榮先生認為，截至2021年底，臺積電可以拿到55臺ASML的EUV光刻機，三星為30臺。
——日本專家給出了詳盡的推理和分析
近日，日本精密加工研究所所長湯之上隆先生也對光刻機的市場做了深入分析。
臺積電在2019年將EUV應用於7nm+工藝量產，2020年5nm的量產同樣採用了EUV技術。目前ASML是唯一可以提供EUV光刻機的供應商，其出貨量穩步增長，2016年出貨5臺、2017年出貨10臺、2018年出貨18臺、2019年出貨26臺，湯之上隆預計，2020年ASML將出貨36臺EUV光刻機。
▲ASML的EUV出貨量和積壓需求（來源：WikiChip、ASML財務報告和湯之上隆預測）
然而，ASML似乎無法滿足先進半導體製造商的訂單數量，訂單持續積壓，到2020年第二季度，其積壓需求數量似乎達到了56臺。
2020年第三季度，其5nm佔比為8％、7nm佔比為35％，5nm和7nm共佔43％。由於其5nm的比例預計在未來會迅速增加，因此估計2021年5nm和7nm的總和將佔臺積電總出貨量的大多數。
▲臺積電製程發展（2020-Q3）
在7nm處，未採用EUV的N7工藝和採用EUV的N7+工藝混合在一起，比例未知。採用EUV的5nm和N7+的出貨價值正以比預期更快的速度迅速增長。
▲臺積電先進位程的產能爭奪戰
圍繞臺積電最先進位程的無晶圓廠（Fabless）產能爭奪戰如圖所示。頭部是蘋果，高通、NVIDIA、AMD、賽靈思、博通、聯發科、谷歌、亞馬遜等擠在一起，英特爾很可能會加入其中。
自2020年9月15日起，由於美國商務部加強出口限制，臺積電不能向中國華為公司供貨半導體產品，而華為約佔臺積電總產值的15％。不過這對臺積電幾乎沒有影響，反而其最先進位程的能力將來可能會不足。
特別是臺積電的最新製程嚴重依賴EUV設備，如果無法確保足夠的數量，則將難以承擔更多的無晶圓廠生產委託。那麼2021年後，臺積電需要多少臺EUV光刻機？
關於臺積電的微縮化和大規模生產，據了解，臺積電採用EUV技術的N7+工藝從2019年開始量產，5nm工藝在2020年量產，3nm設備和材料選擇完成後將在2021年風險生產、在2022年量產，2nm設備和材料計劃在2024年開始量產。
目前尚不清楚N7+的當前月產能，5nm、3nm和2nm的最終月產能以及這些技術節點的EUV層數。另外，尚不確切知道批量生產現場的EUV吞吐量（每小時處理的晶圓數量）和開工率。在此，為了計算臺積電所需的EUV數量，請參閱2020 VLSI研討會上的ASML和imec公告，作者將試圖假設如下。
1、在大規模批量生產期間，每個製程節點的月生產能力設置為170-190K（K = 1000）；
2、為啟動製程節點，決定在三個階段引入所需數量的EUV設備：試產、風險生產和大規模量產；
3、大規模量產將分為第一階段和第二階段兩個階段進行；
4、關於EUV層數，N7+對應5層，5nm達15層，3nm達32層，2nm達45層。
5、EUV的平均產量為80-90個/小時，包括停機時間在內的平均開工率為70-90％，每一項的點點滴滴都會逐步改善。
基於上述假設，從2020年-2023年，臺積電一年內（想要）引入的EUV光刻機數量如下圖所示。
▲臺積電所需的EUV數量估算
首先，到2020年，當5nm大規模生產及3nm試產啟動時，據計算將需要35臺新EUV光刻機，計算結果與圖3中的實際值幾乎相同。
到2021年，5nm生產規模將擴大，3nm風險生產將啟動，經計算所需的新EUV光刻機數量達54臺；到2022年，當3nm大規模生產、2nm試產啟動，需要的新EUV光刻機數量被計算為57臺。
此外，到2023年，當3nm生產規模擴大、2nm開始風險生產時，所需新EUV光刻機數達到58臺。到2024年2nm大規模生產啟動及2025年生產規模擴大時，所需新EUV光刻機數被計算為62臺。
三星晶圓廠EUV需求如何？
三星副董事長李在鎔於2020年10月13日訪問ASML，並要求ASML在2020年交付9臺EUV光刻機、在2021年後每年交付20臺EUV光刻機。
此外，根據專家提供的信息，三星副董事長李在鎔在10月13日訪問ASML期間要求的「2020年9臺EUV光刻機」中，至少有4臺將在2020年抵達三星，其餘5臺預計將在2021年初被引入。此外。2021年後，尚不清楚是否會落實「每年20臺EUV設備」，但似乎將會引入類似數量的EUV光刻機。
根據該假設得出的結論（有不確定性），臺積電在2021年-2015年的五年內總共需要292臺EUV光刻機，每年平均需新增58臺。如果自2021年以後，臺積電每年平臺需要近60臺EUV光刻機，加上三星每年需要20臺，一共年需求為近80臺，ASML的產能是否能夠滿足這一需求？也是一個值得研究的問題。
【半導體光刻與刻蝕技術、材料與設備論壇】
半導體光刻與刻蝕技術、材料與設備論壇
（12月30-31日·上海）
會議名稱：半導體光刻與刻蝕技術、材料與設備論壇
會議時間：2020年12月30-31日
會議地點：上海
會議規模：100-120人
參觀考察：上海集成電路科技館、上海中心
會議主題：產業政策、市場供需、技術與經濟、項目布局、創新應用
主辦單位：亞化諮詢
日程安排
2020年12月30日 星期三
全球光刻材料、刻蝕氣體市場——Linx Consulting
全球半導體光刻機與刻蝕機市場情況及國產化——中銀國際
光刻氣體市場和技術——華特氣體
面向10納米以下工藝節點的導向自組裝光刻工藝——復旦大學
前道塗膠顯影機國產化進程——瀋陽芯源微電子
半導體光刻膠國產化的新發展時期——漢拓光學
默克用於先進光刻的水溶性材料——默克
電子特氣在半導體中的應用及國產化進程——中國船舶第七一八研究所
半導體用光掩膜的生產製造——龍圖光電
抗反射底塗層材料——北京師範大學
2020年12月31日 星期四
商務考察：上海集成電路科技館、上海中心
推廣方案
項目
項目內容
主題演講
30分鐘主題演講
參會名額
微信推送
「半導體前沿」微信公眾號，企業介紹以及相關軟文
Logo展示
背景牆 logo，會刊封面logo
會刊廣告
研討會會刊，彩色全頁廣告（尺寸A4）
資料入袋贊助
企業的宣傳冊放入參會袋子
現場展臺
現場展示臺，展示樣品、資料，含兩個參會名額
易拉寶
現場1個易拉寶展示
胸帶掛繩贊助
掛有企業標識的胸帶
參會證贊助
掛有企業標識的胸牌
禮品贊助
印有贊助商logo的禮品，用于贈送參會聽眾
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