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7nm、5nm的技术研发将让芯片成本超2亿美元

2018-11-01
关键词: 5nm 7nm

  Q3临近,各家公司的财报也是悲喜两重天,而全球最大的光刻机公司荷兰ASML公司保持开挂态势,当季营收27.8亿欧元,净利润6.8亿欧元,同比增长13.4%,出货了5台EUV光刻机。据悉,ASML预计全年出货18台,明年将增长到30台,为何光刻机的生意如此“红火”?

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  工艺升级带来利好

  从大势来看,这是工艺升级需求所致。

  台积电前不久试产了7nm EUV工艺,采用ASML的新式光刻机Twinscan NXE,完成了客户芯片的流片工作,同时宣布5nm工艺将在2019年4月开始试产,量产则有望在2020年第二季度。

  在7nm EUV工艺上成功完成流片,证明了新工艺新技术的可靠和成熟,为后续量产打下了坚实基础。相比台积电第一代7nm深紫外光刻(DUV)技术,台积电宣称可将晶体管密度提升20%,同等频率下功耗可降低6-12%。而7nm之后,台积电下一站将是5nm(CLN5FF/N5),将在多达14个层上应用EUV,号称其可比初代7nm工艺的晶体管密度提升80%,芯片面积缩小45%,频率提升15%,功耗降低20%。

  而三星也宣布开始进行7nm LPP(Low Power Plus)工艺芯片的量产工作。三星的7nm LPP采用ASML的EUV光刻机,型号为双工件台NXE:3400B(光源功率280W),日产能1500片。在技术指标上,对比10nm FinFET,三星7nm LPP可实现面积能效提升40%、性能增加20%、功耗降低最多50%。目前已知,高通新一代的5G基带会采用三星的7nm LPP工艺。

  这些代工巨头们在先进制程持续竞赛,意味着EUV工艺就要正式产业化,这为打拼20多年的ASML带来了全新的曙光,迎来了开挂态势。

  产能进一步提升

  值得一提的是,ASML明年下半年会推出新一代的NXE:3400C型光刻机,WPH(每小时处理的晶圆数量)产能从现在的每小时125片晶圆提升到155片晶圆以上,意味着产能提升24%。

  现在的NXE:3400B型EUV光刻机的产能为125 WPH,而NXE:3400C的产能预计再提升24%,这对改善EUV工艺的产能很有帮助。

  不过有专家分析,EUV光刻工艺今年正式量产只是一个开始,因为沉浸式光刻机的产能可达250 WPH,可以250W的光源长时间稳定运行,因此,EUV光刻155 WPH的产能虽然可喜可贺,但还需要持续精进。

  ASML公司CEO Peter Wennink也曾指出,“ASML 也将着力加速提升EUV系统的妥善率和生产力,以实现2019年至少出货30台EUV系统的计划。”

  开发成本蹿升

  而在ASML公司Q3的光刻机销售中,韩国公司占比33%,我国台湾公司占比30%,大陆公司占比18%,前一个季度中大陆公司占比是19%,不过Q3季度中台湾公司占比从18%增长到了30%,韩国公司占比从35%降至33%。

  在单机过亿欧元的EUV光刻机方面,Q3季度ASML出货了5台EUV光刻机,上个季度出货7台EUV光刻机,预计Q4季度出货6台EUV光刻机,全年出货的数量将达到18台,而2019年EUV光刻机预计出货数量达到30台。

  而这也表明,随着半导体工艺的急剧复杂化,不仅开发量产新工艺的成本大幅增加,开发相应芯片也越来越花费巨大,目前估计平均得花费1.5亿美元,5nm时代可能要2-2.5亿美元。中国大陆无论是代工厂商还是芯片厂商,都需要为这股“前进”势力付出更多的投入。