EUV时代下,台厂能分几杯羹?

全球芯片代工大厂布局先进制程脚步不停歇,作为龙头的台积电董事长刘德音于“SEMICON Taiwan 2019”会中指出,2020年将是5纳米极速扩张的一年,而3纳米、2纳米的进度也令人振奋;他更强调:“至今,摩尔定律(Moore’s law)仍然活得好好的!”

摩尔定律引领半导体市场超过半个世界,随着芯片的尺寸逼近物理极限,一度让外界忧心,这盏产业“引路明灯”已死,而极紫外光(EUV)微影技术出现,又为先进制程的向前推进点燃了火花。目前除了台积电外,三星(Samsung)、英特尔(intel)等大厂也开始导入EUV技术,在此趋势下,台厂是否有机会搭上顺风车呢?

台积电5纳米明年Q1量产,2纳米也有影

先来看看国际大厂采用EUV技术的现况,逻辑IC方面,台积电自7纳米+、三星在7纳米导入EUV,而Intel则规划于2021年量产EUV 7纳米制程;就连技术落后国际大厂的中芯,也向ASML购买了EUV设备,凸显其发展14纳米以下更先进制程的野心;内存部分,三星、海力士、美光也规划采用EUV技术。

直至目前,台积电在先进制程的技术实力领先全球,7纳米已第2年进入大量生产,共生产100万片12英寸芯片,就供应链透露,今年第四季7纳米月产能可达到10万片以上。根据IC Insights预估,第四季7纳米(包含7纳米、7纳米加强版、7纳米+、6纳米)营收占比有望达到33%,全年占26%。

5纳米进度也非常顺利,预计明年第一季量产,台积电今年下半年来更连续上调产能规划,自4.5万片到5万片/ 月,再到7万片/ 月,5纳米+ 则力拼在今年底前小量生产,未来研发重点将放在3纳米、2纳米持续研究中,从刘德音在今年半导体展上所透露的消息来看,目前进度令人满意。

EUV为摩尔续命然而恐扰乱设备供应链

为何EUV那么重要?根据摩尔定律,集成电路(IC)上可容纳的晶体管数目,大约每18-24个月就会增加1倍,性能也将提升1倍,成本则下降一半。从物理定律来看,晶体管的微缩不可能永无止尽,市场有不少声音质疑摩尔定律将无法延续;而EUV技术可以减少芯片生产步骤及光罩层数,达到降低成本的好处,因此被视为推进先进制程的关键之一。

IC制造主要任务为把光罩(MASK)的电路图转移到芯片(wafer)之上,步骤大致有“薄膜(thin film)→光阻(PR coating)→微影(exposure)→蚀刻(etching)→清洗(cleaning)”接着重复数次循环直至完成。微影相当重要的一个步骤,目前普遍使用的是浸润式(immersion)微影工艺,而EUV则是7纳米以下先进制程的主流。

根据ASML说法,该技术可以显著地减少薄膜、蚀刻和检测的循环。业界人士则分析,而这些步骤的设备供应商正是Lam Research(科林研发)、Applied Materials(应用材料)、KLA Tencor(科磊),而化学材料使用的量也将降低;也就是说,除ASML自身外,其他国际设备大厂无法享受到EUV时代的增长机会。

半导体设备/ 材料台湾缺乏关键产品

回到台湾来看,自从汉微科被ASML买下后,台湾便没有可以生产关键半导体设备的公司,目前台湾厂商多只是为国际大厂代工零部件或代理设备,业绩与大厂需求联动。现在市场已知的EUV供应链,包括光罩盒供应商家登、EUV设备模块代工厂帆宣等;而京鼎、日扬、公准、翔名、千附等则有为Applied代工零部件。

在ASML供应链中,家登今年表现突出,累计1-8月营收14.6亿元,年增50.67%,创同期新高。依业界估算,随着制程不断向前演进,EUV光罩层数也将呈现倍数增加,目前7纳米制程约使用5层,而5纳米估可提升到14层以上。法人表示,明年台积电5纳米制程将急速增长,有望加持家注销货动能,全年EUV光罩盒出货量有望较今年倍增至6,000个以上。

至于半导体化学材料方面,这块市场也多掌握在日本、德国等国际大厂手中,仅有极少数台厂有打入供应链。台积电向来不评论单一客户与订单、产能状况,其供应链也多严守纪律、不向外透露相关消息,据传,目前仅有胜一、康普、荣化等为台积化学材料供应商。

全球板块重整产业升级迫在眉睫

台积电、三星等大厂积极在先进制程采用EUV技术,显示此已是大势所趋,但以目前看来,能够直接受益的台厂仅有少数,主要原因是台湾半导体设备、材料企业缺乏关键技术,长期以来在全球供应链处于较为弱势的位置。而随先进制程持续往前推进,大厂们对于供应链产品的要求也更为严苛,相关企业若不能同步进行升级,压力恐怕不小。

刘德音在今年半导体展上特别提出建言,过去当全球板块重整之时,部分企业因没有掌握关键技术而式微,产官学界必须“加强半导体基础研发动能”。这或许也警示着,台厂应积极投入资源,尽快进行产业升级,才能提升产品竞争力,让公司跟着趋势迎风破浪,而非被淹没。