单价19亿!英特尔狂揽ASML光刻机,美国“造芯”陷深度焦虑?

来源:华强电子网 作者:Andy 时间:2022-01-20 16:16

英特尔 ASML 光刻机

一则亮眼的财报,背后深藏“玄机”。

昨日,全球最大的光刻机供应商ASML发布了2021年Q4及全年财报,去年营收186.11亿欧元,较上一财年增长33%,净利润也从35.54亿欧元涨至58.83亿欧元,全年出货42套EUV光刻机,比上一年增加11套。

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ASML发布2021年Q4及全年财报(图源:ASML官网)

在Q4季度中,ASML公司还新增了高达71亿欧元的新订单,其中就有一套NA 0.55高数值孔径EUV光刻机的销售,这是ASML下一代光刻机。而订购这个光刻机的幕后买家,正是当前处于内忧外患的Intel,据说这款设备成本高达3亿美元,约合19亿元。由于需求量高涨,ASML还顺势公布了2022年第一季度财测,预估营收净额约33亿到35亿欧元,预估2022全年的营收净额可比2021年增长约20%。

英特尔抢“首单”!0.55NA光刻机并非那么强势?

照目前ASML的进度,在2023年推出全新的下一代EUV完全不是什么问题,而且英特尔已经抢占了“首单”,这也意味着英特尔能够比台积电和三星更快一步触达2nm芯片。

0.55NA究竟有什么好处?根据目前台积电和三星制造3nm芯片的工艺上看,他们都是使用目前ASML最先进的0.33NA再加上多重图形技术,但是多重图形技术不仅容易消耗大量EUV机器的能量,还会导致芯片成本上升,因此肯定不是长久之计。

相比之下,0.55NA可以让半导体公司在生产3nm甚至更小尺寸比如2nm的芯片时,不需要使用多重图形技术就可以进行生产,而且拥有更高的光刻精度,曝光效率也将大大提升。

具体来讲,据记者从业内人士处了解,High NA将数值孔径(NA)从当前值0.33增加到0.55。第一个好处是这将最小光斑尺寸减小到其当前值的60%,有助于提供更清晰的图像,即空间中聚焦点的经典投影图像;高数值孔径系统的第二个好处是增加了Y方向的缩小(从4X到8X),具有减少角度扩展的效果,同时减少通过掩码的3D传播影响,提高通过狭缝的照明一致性。

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但转向更高的NA存在三个问题。首先,为从业人士所熟知的,即焦深的减少。虽然0.33 NA,13.5nm波长提供120nm的焦深,但将NA增加到0.55会将焦深降低到41nm的三分之一。其次,由于EUV掩模场大小没有变化,会在中途被切碎硅片图案,导致需要将两个部分缝合在一起两个mask的曝光。因此,双曝光图案可能会蔓延,破坏单图案场景。最后,高数值孔径EUV系统中使用更大的镜片导致了不可避免的遮挡,其中一个镜片无法避免阻挡另一个,这会导致在较低空间频率下的调制减少。某些情况下,影响可能非常剧烈。

因此,即便英特尔抢到了ASML“首单”0.55NA光刻机,依然面临相当一段时间的产线配套和测试,更何况,工艺节点向更高数值孔径(“high NA”)光刻的过渡不仅需要来自系统供应商(例如ASML)的巨大工程创新,还需要对合适的光刻胶材料进行高级开发,对于英特尔来说,即便先发拿到了设备,抢占了时间优势,但想要借此领先台积电和三星多远,几乎不太可能,毕竟后发拿到成熟的产品配套,也不见得就不是优势。

“着急”先进制程背后 美国芯片制造陷入“空前焦虑”

无论是“疯狂招人”,还是着急上先进制程,都体现出英特尔这一曾经的全球顶级芯片巨头背后深藏的“焦虑”,英特尔又代表着美国的芯片制造业。结合美国最近数年屡屡挥出的“制裁大棒”来看,美国不希望任何一个国家或地区,存在能够超越美国本土芯片制造这般的企业或集团存在。

但事实却与美国所思所想大相径庭,台湾有全球第一的芯片代工大厂台积电,韩国也有巨头三星,甚至中国国内如今也正出现如中芯国际等一众敢于挑战先进制程的半导体制造业代表。这也使得以英特尔为代表的美国本土芯片制造群体的集体“焦虑”。

为此,英特尔背后没少做手脚。今日,据台湾《经济日报》报道,英特尔CEO基辛格(Pat Gelsinger)正敦促美国与欧洲竭力将芯片制造带回本土。他在彭博The Year Ahead论坛上表示,政府必须考察80%的芯片制造集中在亚洲所衍生出的“国家安全影响”,并从疫情导致芯片断链的情况中学到教训。

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英特尔CEO基辛格(Pat Gelsinger)(图源:Bloomberg)

基辛格表示,自己一直游说在美扩大芯片生产,目标是美国在未来十年的芯片生产占比能达到全球的30%,欧洲的占比则重回20%,高于当前的12%与9%。他称,将很快宣布英特尔在美国和欧洲制造的拓展计划。基辛格把公司输给台积电和三星电子等制造同业归咎于傲慢自大和对现有技术的自满,但同时强调,英特尔现在正在迎头赶上,“我们将在四年内发展五个制程节点,它们目前的进度符合预期或有所超前。”

恰巧的是,就在上个月,逾50家美国企业的负责人呼吁美国国会尽快通过520亿美元补助与奖励美国国内芯片制造的“芯片法案”,以及另一项鼓励半导体设计与制造的提案,但此项进展缓慢。这与美国本身的国情有关,毕竟如此巨额的支出费用,需要各个相关机构的轮流审批,更何况美国当前正深受变种疫情的侵扰,根本无暇顾及此类项目的审核。即便当即审批下来,离真正发放也还需要相当长一段时间。

而这一空窗期,也将给予英特尔的强力竞争对手如台积电和三星以绝佳的机会。按照英特尔在先进制程领域多年来“挤牙膏式”的脾性,大概率到台积电和三星真正拿到设备之时,英特尔都还未开始或者刚刚开始着手先进制程的落地,这种差距在过去数代先进制程的竞争中多有体现。因此,英特尔的“落败”,是美国式傲慢芯片制造路线的“落败”,这种差距是长期形成的,并不是抢一个ASML光刻机或者换一个CEO就能立马解决的。



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