臺積電憑什麼這麼牛?手握半數EUV光刻機,ASML是關鍵

2020-12-05 傑夫視點

恐怕在前幾年,誰也沒想到臺積電為別人代工晶片,能代工成全球第一半導體晶片生產公司;更沒人想到臺積電在今年居然市值能進入全球前十,成為和蘋果、微軟、亞馬遜等公司比肩的巨頭。而在前一陣,臺積電還召開了年度技術論壇,透露了該公司所有先進位程的技術細節,包含N5(5nm)、N4、N3(3nm)與N12e(改良版12nm)等等,這些製程將在未來幾年內,保證臺積電在晶片製程工藝上繼續在全球範圍領先,並推動著世界晶片的發展。

在很多人的腦海裡,晶片製程工藝這部分在過去都是Intel、三星等廠商佔有技術優勢,幾年前甚至AMD御用的GF都還處於世界前列。可這才過去幾年?Intel卡在7nm製程技術這個坎過不去,三星還在為量產5nm而努力,而臺積電不但早早開始量產5nm,甚至連未來3nm以及2nm的技術都已經安排好了……這的確讓人感到驚訝!

所以這也不由得讓人深思:臺積電到底是什麼時候就悄然崛起了?臺積電又是憑什麼在半導體行業處於技術領先的地位?

如果說得簡單點,那自然是臺積電捨得在研發上進行投入。華為曾經說過自己是世界上在研發上投入資金最大的公司之一,華為在過去的10年,研發投入達到了4800億元,每年差不多拿出營收的15%左右來做研發。但是和臺積電相比,華為還是有所不及,臺積電僅僅在過去5年裡的研發投入就高達500億美元。而且華為是在多個領域發展,臺積電則把研發費用基本全部投資在晶片製造上,當然這也說明晶片製造的確是個燒錢的產業……

但除了投入研發資金之外,臺積電能在技術和規模上有這麼大的領先優勢,關鍵還是在晶片製造最重要的一環——光刻機這部分,臺積電實在是比其他晶片製造廠商強出太多了,特別是在世界最領先的EUV光刻機上,目前沒有任何一家廠商能和臺積電相比。

EUV光刻機是目前世界上最先進的光刻機,現在世界上大多數廠商還只擁有上一代DUV光刻機。和上一代光刻機相比,EUV光刻機的吞吐量相對較低,每小時可生產約120片至175片晶圓,目前技術改良後則提升到275片,但是,由於1層EUV晶圓通常可以代替3到4層DUV晶圓,所以生產效率反而更高。對於半導體代工廠來說,擁有更多EUV光刻機,就等於增加更多晶圓數量,產能也可以相應得到提升。

目前世界上只有荷蘭的ASML公司可以生產EUV光刻機,由於EUV光刻機技術含量太高,量產難度也非常大,所以目前ASML一共也只生產了70臺EUV光刻機。但很恐怖的是,這其中有一半,也就是35臺EUV光刻機都被臺積電所購買,並且這些光刻機都已經正式安裝開工。

那麼其他公司呢?AMD的女朋友GF(格羅方德)曾經購買了兩臺EUV光刻機,但是因為無法攻克7nm支撐工藝,所以乾脆就賣給其他公司了,反正用老的DUV光刻機來生產12nm製程的晶片是完全夠用的;而國內最知名的中芯國際,也曾經購買了一臺ASML的EUV光刻機,但是因為各種客觀原因,雖然這貨已經到達國內,但至今尚未安裝開工,只能擺在一邊暫時吃灰。

而且根據目前我們所掌握的情況,臺積電不但擁有業界一半的EUV光刻機,同時獨佔了整個半導體行業60%的EUV晶圓產量。在EUV技術在晶片製造中佔據越來越重要的地位之際,臺積電的優勢頓時顯露無疑,未來臺積電在EUV晶圓的產能和市場份額只會越來越大。

所以對於臺積電而言,現在已經形成了一個良性規模。自己擁有更多的EUV光刻機,就能擴大自己製造先進晶片的產能,同時利用數量眾多的EUV光刻機,臺積電也有更多的時間和設備來進行技術上的研發和試錯,這樣一來,臺積電在EUV製造工藝上的技術就會有更多的優勢。而這種技術和規模上的優勢,又反過來為臺積電獲取了更多的訂單,同時也讓臺積電有更多的資金去投入研發以及購買ASML的設備……

臺積電N7P(改良型7nm)是該公司利用EUV極紫外光微影達成的第一個技術節點,未來N5、N3等先進位程,將會更依賴ASML的EUV曝光機。實際上,從今年開始,臺積電已經用EUV技術為多個廠商製造晶片,華為、蘋果、AMD都是EUV光刻機的受益者。

當然除了臺積電之外,其他EUV光刻機主要掌握在Intel和三星手裡。三星改進型的7nmLPP技術,將會大大依賴於EUV光刻機;而Intel也早早宣布自己的7nm製程肯定會使用EUV工藝。所以可以肯定的是,臺積電、三星與Intel都會爭搶ASML的EUV光刻機訂單,從某種程度而言,未來半導體行業的話語權,特別是晶片製造的話語權,或許就看誰能從AMSL那裡買到更多的EUV光刻機了!

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