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导读: 11月30日晚上,荷兰费尔德霍芬的一个科技园区发生火灾,荷兰光刻机巨头ASML的一家供应商Prodrive遭受了重创,部分厂房与仓库遭受波及。

11月30日晚上,荷兰费尔德霍芬的一个科技园区发生火灾,ASML的一家供应商Prodrive遭受了重创,部分厂房与仓库遭受波及。12月3日,ASML发表声明称:“Prodrive供应ASML的部分电子元件和模组,ASML初步评估至2018年底的出货计划不变,但预期部分2019年初的出货将受影响。”ASML还表示需要几周的时间详细评估该事件对公司的影响。

ASML目前已开始协助Prodrive重启生产,同时ASML也已与其他供应商接洽,以确保相关组件和材料的替代来源供应无虞。

12月作为2018年最后一个月,2018的订单备货出货基本肯定不会受影响,那么对于2019年,具体会影响哪些企业呢?

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ASML加快极紫光外光刻研发步伐

早在2013年,ASML就披露说,他们将按计划在2015年提供450毫米晶圆制造设备的原型,Intel、三星电子、台积电等预计将在2018年实现450毫米晶圆的商业性量产,与此同时,极紫外(EUV)光刻设备也进展顺利,将在今年交付两套新的系统。并且ASML在一份声明中称:“在客户合作投资项目的支持下,我们已经完成了用于极紫外、沉浸式光刻的450毫米架构的概念设计,将在2015年交货原型,并兼容2018年的量产,当然如果整个产业来得及的话。”

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历史上每次扩大晶圆尺寸都会将可用面积增加30-40%,芯片成本也有相应的降低,300毫米过渡到450毫米同样如此,所以为了使用更先进的制造工艺和极紫外光刻技术,450毫米晶圆势在必行,但随着尺寸的增大,晶圆制造的难度也是指数级增长,因此450毫米晶圆提了很多年了,但至今仍然没能投入实用。

ASML为推进、加速研发450毫米晶圆和极紫外光刻技术,受到刺激的ASML还耗资25亿美元收购了关键的光学技术提供商Cymer,加快极紫外光刻进展。

为什么说光刻机对晶圆厂至关重要

光刻设备是一种投影曝光系统。在半导体制作过程中,光刻设备会投射光束,穿过印着图案的掩模及光学镜片,将线路图曝光在带有光刻胶的硅晶圆上;通过光刻胶与光的反应来形成沟槽,然后再进行沉积、蚀刻、掺杂,架构出不同材质的线路。

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其中掩膜版上面会有很多的布线,形成沟槽以后在里面会布很多的二极管、三极管等,来形成不同的功能。单位面积上布的线越多,能够实现的功能就越多,效能也越高,耗能越少。

当然,并不是每个晶圆厂都必须配置光刻机,当自身产能不是很大或者生产中耗能太高、产生环境污染的时候,这部分的需求可以转移到晶圆代工厂去。美国现在的发展趋势是,由于高耗能、有污染所以自己不生产,把先前很多工厂转移到了台湾。台湾由于地域限制,工厂主要集中在新竹,污染、能耗都很大,所以也想把设备转移到大陆厂商,如中芯国际、台积电南京等。

一个12寸厂每月的产能大约是8-9万片,这已经是很高的水平了,换算到光刻机的产能大约是每天3000片,实际中效率可能每小时110-120片。涂胶的速度是制约光刻机生产效率的核心因素,涂胶机目前主要被日本的DNS和TEL垄断。

除了生产线以外,晶圆厂的研发部门也需要光刻机。

半导体国产化,工艺制程设备有待突破

随着AI芯片、5G芯片、汽车电子、物联网等下游的兴起,全球半导体行业重回景气周期。行业预计全球将于2020年前投产62座半导体晶圆厂,其中26座设于中国大陆(其中10座是12寸厂),中国大陆预计于2019年成为全球设备支出最高地区,为国产半导体设备的崛起提供了发展机会。

从设备需求端测算,2018-2020年国产晶圆制造设备市场空间增速分别为54%,78%和97%,2018-2020年累计市场空间达250亿元,CAGR 为87%。

从兴建晶圆厂投资端测算,2018-2020年国产晶圆制造设备市场空间增速分别为157%, 94%和31%, 2018-2020年累计市场空间387亿元,CAGR 为59%。平均每年超百亿的市场空间在机械行业中难得一见。

2016年全球半导体专用设备前十名制造商(美国应用材料,荷兰ASML等)的销售规模达到了379亿美元,市占率高达92%。而中国半导体设备前十名制造商的销售额约7.3亿美元,在收入规模上差距大,其根本原因还是来自技术上的差距。

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目前我国半导体设备自制率不足15%,且集中于晶圆制造的后道封测,前道工艺制程环节的关键设备如光刻机、刻蚀机、薄膜沉积等仍有待突破,且晶圆制造等设备在采购中面临国外企业的技术封锁,全面国产化是必然选择。

随着这两年,中国晶圆厂进入了投资扩产热潮。中国大陆的半导体产业正在继续以惊人的速度扩张。据,2019年在中国就有将近20个新开工的晶圆制造厂建设项目。

在晶圆厂制造中,光刻决定了半导体线路的精度,以及芯片功耗与性能,相关设备需要集成材料、光学、机电等领域最尖端的技术,被誉为是半导体产业皇冠上的明珠。单台设备价格在2000万美金以上,是中国半导体设备最需突破的环节之一。

结语

目前,除了ASML,其他厂商在EUV方面,尼康和佳能在一开始有先发优势,但只能达到42nm,尼康在日本本土能达到28nm。而上海微电子,在技术上来说只能做到8寸厂的工艺,并且在工艺的重复性以及光源上还相差甚远,暂时无法达标。

8寸晶圆一般是65nm级别的技术,主要应用于较为低端的芯片装置,比如物联网、汽车电子、部分显卡等。对显卡消耗较大的区块链也一定程度上拉动了对8寸晶圆的需求。12寸晶圆一般用于高端的逻辑芯片(CPU\GPU等)和存储芯片(DRAM\NAND等),终端下游为个人电脑、智能手机等。

因此从整体上看,中国在8寸设备上取得了一些进步,正在向12寸发展,但这条路还很长。而在光刻环节国内还无法做到。就目前来说,中国新建晶圆厂,到时候没有光刻机供应的话,是有很大影响的。

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