半导体先进製程发展扩大 EUV 市场需求,ASML 可望持续受惠

作者: 分类: O佳生活 发布于:2020-06-20 266次浏览 75条评论

半导体先进製程发展扩大 EUV 市场需求,ASML 可望持续受惠

先进製程奈米节点持续微缩下,光刻机是重要关键设备。12 吋晶圆主要光刻机为 ArF immersion 机台,可涵盖 45nm 一路往下到 7nm 节点的使用範围,雷射光波长最小微缩到 193nm;针对 7nm 节点以下製程,EUV(Extreme Ultra-Violet)极紫外光使用光源波长为 13.5nm,确保先进製程持续发展的可能性。

半导体光刻机设备市场规模主要有 3 家设备供应商:ASML、Nikon 及 Canon。其中,ASML 以市占率超过八成居首,几乎占据逻辑 IC 与记忆体先进製程的光刻机需求,且面对更小微缩尺寸,目前仅有 ASML 能提供 EUV 机台,更巩固其市场地位。本篇主要藉 ASML 光刻机的销售状况,分析区域性分布与先进製程需求状况。

半导体先进製程发展扩大 EUV 市场需求,ASML 可望持续受惠

 ASML Total Revenue。

台湾与南韩对光刻机需求最强烈,中国未来或将开创新市场开发程度值得关注

ASML 营收在先进製程快速发展下,连续 5 年呈现高度成长,年複合成长率 13%。从营收区域分布来看,台湾与南韩由于晶圆代工扩厂动作频频,自 2016 年来持续保持超过五成市占率,为 ASML 最大营收占比区域;美国与中国的区域营收则大致保持二至三成份额。

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 ASML 营收区域分析。

南韩除了既有製造记忆体的大量需求,2019 年 4 月底,三星宣布计划至 2030 年底投入总数 133 兆韩圜扩张晶圆代工业务,其中 60 兆韩圜将规划投资生产设备,也预期持续拉抬 ASML 在南韩的营收。

至于台湾,台积电目前扩厂计画包括在南科负责生产 3nm 与 5nm 节点的 FAB 18,对光刻机的需求也是 ASML 主要成长动能,尤其是在高单价 EUV 需求方面,从 ASML 最早第一批 EUV 出货即获得机台,抢得先机做持续性的现地化调机,有助于评估日后 FAB 18 的建置数量。

美国的扩厂动作则相对保守,从格芯(Global Foundries)终止研发 7nm 製程后,基本上在晶圆代工这一块就停止扩厂计画,光刻设备需求转而倚靠 IDM 厂。美国最大 IDM 厂英特尔是光刻机设备商的主要客户,2018 下半年因 10nm 製程进度延期造成 CPU 供货不足,也促使英特尔于 2018 年第四季宣布在以色列与爱尔兰的 14nm 扩产计画,拉抬 ASML 美国地区营收;不过,英特尔同时也是 Nikon ArF immersion 与 ArF 的主要客户,Nikon 凭藉价格优势把握英特尔光刻机需求,估计 2019~2020 年出货 ArF immersion 与 ArF 机台给英特尔,未来 ASML 在美国区域营收或许由 EUV 採购状况主导。

最后是中国区域,虽然晶圆厂扩厂计画持续增加,但对高端光刻设备依赖度较高的先进製程晶圆厂目前不在多数,其余成熟製程的光刻设备供应商则有 Nikon 与 Canon 等竞争对手,加上中国也致力于国产光刻设备开发,未来 ASML 在中国区域的营收成长目标,除了独家供应 EUV 优势,尚需考量额外的影响因素。

总括来说,先进製程的光刻设备出货前景看好,加上 EUV 高单价设备加持,将持续助益 ASML 营收攀升。在区域性方面,四大区域需求将持续增加,以南韩与台湾成长潜力较高,而中国在中芯国际宣布成功购入 EUV 机台后,可望开启中国发展 14nm 以下节点发展。

EUV 需求数量持续增加,贡献 ASML 营收仅次于 ArF Immersion

受惠于先进製程发展,EUV 使用量在 7nm 节点以下製程大幅增加。以 7nm 节点製程来说,三星做法是包括前、中、后段曝光显影製程全面使用 EUV;台积电 7nm 做法可划分为没有使用 EUV,以及部分 Critical Layer 使用 EUV 两类;至于英特尔以 10nm 发展时程看来,应该是与台积电在 7nm 节点做法相似,初期不使用 EUV,后续优化版本 Layer 使用 EUV。而 7nm 节点以下製程,3 家主要厂商将全面使用 EUV 机台,大幅拉抬 EUV 需求量。

ASML 是目前唯一提供 EUV 的光刻技术厂商,在光刻设备市场位居领先地位。分析过去 3 年 ASML 供应的机台分类,ArF Immersion 为营收主力,涵盖 45nm 以下至 7nm 製程节点;EUV 目前虽然数量不多,但受惠于价格较高,营收表现已稳居第二位,有机会追上 ArF immersion 的营收表现。

半导体先进製程发展扩大 EUV 市场需求,ASML 可望持续受惠

 ASML 各类机型营收分析(ArFi 为浸润式 ArF 雷射光刻机,为 ArF Immersion)。

另外,就 EUV 数量来看,或许发展 3nm 製程时,可望看见更大量机台需求。三星宣布先进製程蓝图,预计 2021 下半年推出使用 GAA-FET(Gate-All-Around Field-Effect Transistor)技术的 3nm 节点製程;3nm GAA-FET 工法相较现行 5nm Fin-FET 结构更複杂,製作闸极环绕的奈米线(Nano-Wire)需要更多道程序,可能将增加曝光显影的使用次数。

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 GAA-FET(Gate-All-Around FET)剖面图。

EUV 现行的 Throughput(处理量)约 125WPH(每小时能处理的 wafer 数量),相比现行 ArF immersion 产能有限。ASML 下一世代 EUV 机台 NXE3400C 将提高产能,成为各家晶圆厂计画导入的新机台,预计 2019 下半年陆续出货。如果在 3nm 製程使用 GAA 技术,曝光显影次数增加,预期会让 EUV 机台数超过现行发展 5nm 的需求数量,甚至有机会接近 ArF immersion 的一半,在此情况下,ASML 营收可望显着增长。

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