不久前,一臺價(jià)值1.06億元的設(shè)備經(jīng)空運(yùn)從荷蘭飛抵廈門,由于該設(shè)備價(jià)值高,而且對保存和運(yùn)輸有著很高的要求——必須保持在23℃恒溫狀態(tài)下。為了避免影響設(shè)備的精度,在運(yùn)輸中也對穩(wěn)定性有極高的要求。因此,機(jī)場海關(guān)以機(jī)坪查驗(yàn)的方式對該貨物實(shí)行全程機(jī)邊監(jiān)管,待貨物裝入特制溫控氣墊車,移至海關(guān)的機(jī)坪視頻監(jiān)控探頭之下,完成緊急查驗(yàn)后當(dāng)晚就得到放行。
那么到底是什么設(shè)備能獲得機(jī)場海關(guān)如此嚴(yán)陣以待,而且能有單臺破億的價(jià)格呢?
什么是***?芯榜 — 中國半導(dǎo)體排行榜
***是芯片制造的核心設(shè)備之一,按照用途可以分為好幾種:有用于生產(chǎn)芯片的***;有用于封裝的***;還有用于LED制造領(lǐng)域的投影***。用于生產(chǎn)芯片的***是中國在半導(dǎo)體設(shè)備制造上最大的短板,國內(nèi)晶圓廠所需的高端***完全依賴進(jìn)口,本次廈門企業(yè)從荷蘭進(jìn)口的***就是用于芯片生產(chǎn)的設(shè)備。
在高端***上,除了龍頭老大ASML,尼康和佳能也曾做過***,而且尼康還曾經(jīng)得到過Intel的訂單。但是近些年,尼康在ASML面前被打的毫無還手之力,高端***市場基本被ASML占據(jù)——即便是尼康最新的Ar-F immersion 630賣價(jià)還不到ASML Ar-F immersion 1980D平均售價(jià)的一半,也無法挽回?cái)【帧?/p>
原因何在?一方面是Intel新CEO上臺后,不再延續(xù)與尼康的620D合同,這使得尼康失去了一個(gè)大客戶。另一方面,也和尼康自身技術(shù)實(shí)力不足有關(guān),尼康的***相對于ASML有不少瑕疵,在操作系統(tǒng)上設(shè)計(jì)的架構(gòu)有缺陷,而且尼康的***的實(shí)際性能和尼康官方宣傳的有不小差距,這使得臺積電、Intel、三星、格羅方德等晶圓大廠不可能為了省一點(diǎn)錢去賣有瑕疵的產(chǎn)品。
目前,尼康的高端***基本被ASML吊打,主流半導(dǎo)體產(chǎn)線中只有少數(shù)低階老機(jī)齡的***還是尼康或者佳能,其他基本都是ASML的天下。某種程度上,尼康的***也只能用賣的超級便宜來搶市場了。那么,賣的到底有多便宜呢?
用數(shù)據(jù)來說話,ASML的 EUV NXE 3350B 單價(jià)超過1億美元,ArF Immersion售價(jià)大約在7000萬美元左右。相比之下,尼康***的單價(jià)只相當(dāng)于ASML價(jià)格的三分之一。
***工作原理
上圖是一張ASML***介紹圖。下面,簡單介紹一下圖中各設(shè)備的作用。
測量臺、曝光臺:是承載硅片的工作臺。
激光器:也就是光源,***核心設(shè)備之一。
光束矯正器:矯正光束入射方向,讓激光束盡量平行。
能量控制器:控制最終照射到硅片上的能量,曝光不足或過足都會(huì)嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。
光束形狀設(shè)置:設(shè)置光束為圓型、環(huán)型等不同形狀,不同的光束狀態(tài)有不同的光學(xué)特性。
遮光器:在不需要曝光的時(shí)候,阻止光束照射到硅片。
能量探測器:檢測光束最終入射能量是否符合曝光要求,并反饋給能量控制器進(jìn)行調(diào)整。
掩模版:一塊在內(nèi)部刻著線路設(shè)計(jì)圖的玻璃板,貴的要數(shù)十萬美元。
掩膜臺:承載掩模版運(yùn)動(dòng)的設(shè)備,運(yùn)動(dòng)控制精度是nm級的。
物鏡:物鏡用來補(bǔ)償光學(xué)誤差,并將線路圖等比例縮小。
硅片:用硅晶制成的圓片。硅片有多種尺寸,尺寸越大,產(chǎn)率越高。題外話,由于硅片是圓的,所以需要在硅片上剪一個(gè)缺口來確認(rèn)硅片的坐標(biāo)系,根據(jù)缺口的形狀不同分為兩種,分別叫flat、 notch。
內(nèi)部封閉框架、減振器:將工作臺與外部環(huán)境隔離,保持水平,減少外界振動(dòng)干擾,并維持穩(wěn)定的溫度、壓力。
在加工芯片的過程中,***通過一系列的光源能量、形狀控制手段,將光束透射過畫著線路圖的掩模,經(jīng)物鏡補(bǔ)償各種光學(xué)誤差,將線路圖成比例縮小后映射到硅片上,然后使用化學(xué)方法顯影,得到刻在硅片上的電路圖。一般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經(jīng)過一次光刻的芯片可以繼續(xù)涂膠、曝光。越復(fù)雜的芯片,線路圖的層數(shù)越多,也需要更精密的曝光控制過程。
EUV:半導(dǎo)體業(yè)的終極武器
臺積電、英特爾都寄望,這臺史上最昂貴的「工具機(jī)」,會(huì)在2017年開始試產(chǎn)的七奈米制程大發(fā)神威,成為主力機(jī)種。
全球每年生產(chǎn)上百億片的手機(jī)晶片、記憶體,數(shù)十年來都仰賴程序繁瑣,但原理與沖洗照片類似的曝光顯影制程生產(chǎn)。
其中以投射出電路圖案的微影機(jī)臺最關(guān)鍵、也最昂貴。過去十多年,全球最先進(jìn)的微影機(jī),都采用波長一九三奈米的深紫外光,然而英特爾、臺積電量產(chǎn)的最先進(jìn)電晶體,大小已細(xì)小到僅有數(shù)十個(gè)奈米。這形同用同一支筆,要寫的字卻愈來愈小,最后筆尖比要寫的字還粗的窘境。
要接替的「超細(xì)字筆」,技術(shù)源自美國雷根時(shí)代「星戰(zhàn)計(jì)劃」,波長僅有十三奈米的EUV;依照該技術(shù)的主要推動(dòng)者英特爾規(guī)劃,2005年就該上陣,量產(chǎn)時(shí)程卻一延再延。
因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)實(shí)在太難了。EUV光線的能量、破壞性極高,制程的所有零件、材料,樣樣挑戰(zhàn)人類工藝的極限。例如,因?yàn)榭諝夥肿訒?huì)干擾EUV光線,生產(chǎn)過程得在真空環(huán)境。而且,機(jī)械的動(dòng)作得精確到誤差僅以皮秒(兆分之一秒)計(jì)。
最關(guān)鍵零件之一,由德國蔡司生產(chǎn)的反射鏡得做到史無前例的完美無瑕,瑕疵大小僅能以皮米(奈米的千分之一)計(jì)。
這是什么概念?ASML總裁暨執(zhí)行長溫彼得(Peter Wennink)接受《天下》獨(dú)家專訪時(shí)解釋,如果反射鏡面積有整個(gè)德國大,最高的突起處不能高于一公分高。
「滿足這類(瘋狂)的要求,就是我們的日常工作,」兩年前由財(cái)務(wù)長接任執(zhí)行長的溫彼得說。
因?yàn)镋UV的技術(shù)難度、需要的投資金額太高,另外兩大微影設(shè)備廠──日本的Nikon和佳能,都已放棄開發(fā)。ASML儼然成為半導(dǎo)體業(yè)能否繼續(xù)沖刺下一代先進(jìn)制程,開發(fā)出更省電、運(yùn)算速度更快的電晶體的最后希望。
「如果我們交不出EUV的話,摩爾定律就會(huì)從此停止,」溫彼得緩緩地說。因此,三年前,才會(huì)出現(xiàn)讓ASML聲名大噪的驚天交易。
英特爾、臺積電、三星等彼此競爭的三大巨頭,竟聯(lián)袂投資ASML41億、8.38億、5.03億歐元。(臺積電已于今年五月出售ASML的5%持股,獲利214億臺幣)
溫彼得解釋,當(dāng)時(shí)各大廠都要求EUV的研發(fā)進(jìn)度加快,他告訴這些顧客,「希望加快EUV的研發(fā)進(jìn)度,我們就得加倍研發(fā)支出?!?/p>
于是,ASML研發(fā)經(jīng)費(fèi)倍增到現(xiàn)在的每年十三億歐元的規(guī)模。多出的一倍,ASML自己出一半,三大半導(dǎo)體巨頭合出另一半。
高端***完全依賴進(jìn)口
目前,***領(lǐng)域的龍頭老大是荷蘭ASML,并已經(jīng)占據(jù)了高達(dá)80%的市場份額,壟斷了高端***市場。日本尼康在高端***上完全被ASML擊敗,即便尼康的ArF***售價(jià)僅僅不到ASML的一半也無補(bǔ)于事。Intel、臺積電、三星用來加工14/16nm芯片的***都是買自ASML,格羅方德、聯(lián)電以及中芯國際等晶圓廠的***主要也是來自ASML。
更關(guān)鍵的是,最先進(jìn)的EUV***全球僅僅ASML能夠生產(chǎn),ASML在今年第三季度和第四季度出售的兩臺EUV***售價(jià)都超過1億美元,落后EUV一代的ArF***平均售價(jià)也在4000萬至5000萬歐元左右,從高企的報(bào)價(jià)和EUV***全球僅此一家出售可以看出,***的技術(shù)門檻極高,是人類智慧集大成的產(chǎn)物。芯榜 — 中國半導(dǎo)體排行榜
相比之下,國內(nèi)***廠商則顯得非常寒酸,處于技術(shù)領(lǐng)先的上海微電子裝備有限公司已量產(chǎn)的***中,性能最好的是能用來加工90nm芯片的***,技術(shù)差距說是鴻溝都不為過。正是因此,國內(nèi)晶圓廠所需的高端***完全依賴進(jìn)口,本次從荷蘭空運(yùn)至廈門機(jī)場的ASML***,就是用于芯片生產(chǎn)制造的高端***,由于是廈門的一家公司申報(bào)進(jìn)口的,筆者猜測,這臺設(shè)備很有可能是廈門當(dāng)?shù)卣c***聯(lián)華電子合資的晶圓廠從荷蘭ASML采購的。不過,由于西方瓦森納協(xié)議的限制,中國只能買到ASML的中低產(chǎn)品,這一點(diǎn)從廈門當(dāng)?shù)仄髽I(yè)進(jìn)口的***報(bào)價(jià)僅1億人民幣就可以看出來了。
眾所周知,設(shè)備是信息產(chǎn)業(yè)的源頭:我們開發(fā)設(shè)備、設(shè)備制造芯片、芯片構(gòu)成器件、器件改變世界!
等價(jià)波音737的***是個(gè)啥?
芯片制造中,設(shè)備龍頭就是***,而***的源頭就是ASML!現(xiàn)階段,ASML已經(jīng)成為***的代名詞。
ASML是做什么的?生產(chǎn)&銷售:***!
***又是用來做什么的?印制:芯!片! (芯片被成為工業(yè)石油)
ASML是公司,***是設(shè)備。而ASML有三大客戶: 三星(samsung),英特爾(intel)和臺積電(TSMC)。
半導(dǎo)體行業(yè)有一句不成規(guī)的名言:艾司摩爾(ASML)的技術(shù)到哪里,全球半導(dǎo)體的制程就在哪里。
荷蘭ASML,總部位于荷蘭Veldhoven,歐洲人均科研經(jīng)費(fèi)排名第二。
在ASML的2015年Q4季度報(bào)中,ArF Immersion 共銷售11臺,銷售額881million 歐元 乘以72%(不包括solution收入),算下來平均每臺售價(jià)達(dá)到5800萬歐元,約合7300萬美
波音737的官網(wǎng)報(bào)價(jià)7000萬到9000萬美元,航空公司購買還有折扣(據(jù)說3-4折)!!
下圖是荷蘭ASML公司顛覆時(shí)代的EUV***NXE 3350B示意圖,單價(jià)超過6億人民幣,現(xiàn)貨還要等!!
這是賣飛機(jī)嗎?賣機(jī)器都賣一個(gè)多億,搶錢么??。?!不,他們提供的商品是高端***用來刻蝕最精密的芯片的全球只有這一家企業(yè)能提供中端一些的***,是日本的佳能、尼康做的***對,就是做相機(jī)做的很好的廠商技術(shù)上有些相通之處以佳能、尼康雄厚的技術(shù)積累,以及在相機(jī)界的霸主地位到了***行業(yè)卻只能做中低端產(chǎn)品所以你可以想象下ASML的高端***是有多么變態(tài)了其最貴的EUV極紫外線***,單價(jià)要1億美元左右,相當(dāng)于美帝四代戰(zhàn)斗機(jī)F35的價(jià)格。
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光刻機(jī)
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原文標(biāo)題:一臺上億,ASML光刻機(jī)到底金貴在哪兒?
文章出處:【微信號:icunion,微信公眾號:半導(dǎo)體行業(yè)聯(lián)盟】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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