I .掩模对准器的装运
2022年,ASML、尼康、佳能前三大集成电路从光刻机出货500台以上,达到551台,较2021年的478台增长73台,增幅15%。
从EUV、ArFi、ArF三款高端机型的出货量来看,2022年出货量为157台,较2021年的152台增长3%。其中,ASML出货149台,比2021年多4台,占市场95%;尼康出货量8台,占市场5%。双方市场份额均衡。
EUV依然是ASML的老大,市场份额100%;ASML在ArFi的市场份额高达95%;ASML在东盟地区论坛中占有87%的市场份额;在KrF方面,ASML也占据了72%的市场份额;ASML在I-line上也占有23%的市场份额。
2022年各季度出货量分别为95台、139台、144台、173台。与2021年各季度相比,只有***季度出货量有所下降,其他三个季度出货量均有所上升,三四季度出货量连续创出新高。第二,ASML
1.装运情况
2022年,ASML在光刻机方面的收入约为161亿美元,较2021年的131亿美元增长23%。
2022年,ASML发运了345套掩模对准器,与2021年的309套相比,增加了36套或12%。其中,EUV光刻机出货量40台,较2021年减少2台;ArFi mask aligner出货81台,与2021年持平;ArF光刻机出货28台,较2021年增加6台;KrF光刻机出货量151台,较2021年增长20台;I-line在mask aligner出货45套,2021年还会增加12套。
2022年,ASML在光刻机方面的EUV收入占光刻机总收入的44%。2022年,单个EUV的平均售价超过1.7亿欧元(约合11亿元***),比2021年上涨了15%。这主要是因为公司2022年主要销售TWINSCAN NXE: 3600D,比TWINSCAN NXE: 3400C贵。
自2011年出售***台EUV机器以来,截***2022年第四季度,已售出183台。2022年,EUV光刻机加工了超过4000万片晶圆。
2022年,mask aligner来自中国大陆的收入约为21.6亿欧元,2021年为21.8亿欧元,但2022年mask aligner来自中国大陆的收入比例比2021年下降了2个百分点。
2.ASML EUV光刻机的新进展。
2018年以来,ASML一直在加速将EUV技术引入量产;二是扩大EUV生产规模,从2018年的22辆增加到2021年的42辆,2022年超过50辆,2023年生产单位数量进一步增加;第三,实验使用0.55 NA代替目前的0.33 NA,NA更高的EUV光刻系统可以将EUV光源以更大的角度投射到晶片上,从而提高分辨率,实现更小的特征尺寸。
0.33纳
目前主要出货的TWINSCAN NXE: 3600D,套刻精度1.1nm,曝光速度30 mJ/cm2,每小时曝光160片,年产量140万片。据悉,NXE:3600D可达93%可用率,预计2023年在DUV光刻机可达95%可用率。
自2017年第二季度***款量产型号TWINSCAN NXE: 3400B出货以来,已出货超过150台,包括NXE: 3400B、NXE: 3400C和NXE: 3600D。
根据ASML EUV光刻机路线图,预计2023年出货的NXE:3800E***初将以30mJ/cm的速度提供每小时195片以上的芯片,吞吐量升级后将达到每小时220片,同时在像差、重叠和吞吐量方面进行渐进式光学改进。NXE:4000F,预计2025年出货,套刻精度0.8nm,产能220片/小时。
图片脚注1/2/3显示,***初的晶圆小时规格可能从20mJ/cm2(250W)开始,然后达到30mJ/cm2(500W),更有可能是60mJ/cm2(500W)。
0.55纳
在提升0.33 NA产能的同时,也在加快0.55 NA的研发进度。0.55 NA平台命名为EXE,光学设计新颖,处理速度更快。EXE平台旨在支持多个未来节点,从2 nm逻辑节点开始,然后是类似密度的内存节点。
EUV光刻机路线图显示,2023年将推出0.55 NA的EXE:5000 R&D型号,叠加精度1.1nm,可用于1nm生产。按照目前业界的情况,真正量产的型号EXE:5200B可能要等到2024年。英特尔位于亚利桑那州桑纳的D1X P3今年已经开放,新的洁净室正在等待2024年安装EXE:5200B,2025年生产Intel 20工艺。
2022年,SPIE***光刻会议报道称,ASML已经开始在其位于Veldhoven的新洁净室中集成***台0.55 NA EUV设备,原型预计将于2023年上半年完成。同时,正在与IMEC建立原型测试工厂,其中将建设0.55 NA系统,连接到镀膜和显影轨道,配备计量设备,并建立伴随0.55 NA工具开发的基础设施,包括形变成像、新型掩膜技术、计量、抗蚀剂筛选和薄膜图案化材料开发等。,***早将于2025年使用量产车型,2026年实现量产。
当然,作为一个由全球近800家供应商的数十万个零部件组成的“庞然大物”,光靠光刻机的努力是远远不够的。与光刻机相关的其他制造商也全力以赴,一切都在按计划进行。
镜头研发的进度肯定会影响新机型的交付时间。蔡司推出了0.55 NA的变形镜头。新的镜头系统在X方向放大4倍,Y方向放大8倍,曝光光场缩小一半,从858mm(26mm ×33mm)缩小到429 mm(26mm ×16.5mm)。为了不影响单位产能,需要达到两倍的曝光扫描速度来解决0.55 NA光刻机系统带来的双倍曝光时间。
光源方面,ASML***亚哥实验室已经实现了500W W以上的光源功率,从经验来看,研发到量产大概需要2年时间,2024年实现量产应该没有问题。在0.55 NA半场成像光刻机上,在60mJ/cm曝光能量的条件下,500W可以允许吞吐量达到150片/小时的生产效率。
对于EUV光致抗蚀剂,化学放大光致抗蚀剂(CAR)和金属氧化物光致抗蚀剂仍处于***阶段,优化参数仍在评估中,包括剂量敏感性、粘度、涂层均匀性和厚度、可实现的分辨率以及曝光期间材料中的光子/离子/电子相互作用。
当然,还有一个成本问题。目前出货的0.33 NA光刻机价格在10亿-15亿元之间,所以未来0.55 NA光刻机价格合适,估计会翻倍,在20亿-30亿元之间。但是,0.55 NA EUV可以减少晶圆厂的生产周期,因为单次0.55 NA EUV所需的总加工时间将小于多次0.33 NA EUV所需的总加工时间,这意味着生产周期缩短,生产率提高。另一方面也提高了芯片设计的灵活性,缩短了芯片设计周期。
不过目前客户下单还是很积极的。TSMC、英特尔、三星电子和SK海力士都订购了0.55 NA掩模对准器。
未来的超级北美(0.7/0.75北美)
在2022年的SPIE***光刻会议上,英特尔的马克·菲利普斯预测未来的高NA可能是0.7 NA。只是不知道要花多少钱。
ASML***近在2022年度财务报告中表示,2030年后,有望实现NA高于0.7(Hyper-NA)的EUV掩模对准器,但一切都取决于成本。
ASML正在继续努力控制0.33 NA EUV、高NA和超NA的当前成本,以确保对小型化的需求保持强劲。
超钠EUV口罩对准的方式。第三,佳能
1.装运情况
2022年,佳能口罩对准器的营收约为20亿美元。
2022年佳能半导体光刻机以i-line和KrF机出货,光刻机出货量达到176台,较2021年增长36台,增幅25%。其中I线机是出货主力,出货125台。佳能表示,得益于半导体光刻机在电源、传感器等广泛领域的持续坚定应用,产能得到了***大化,因此销售台数同比增长。
2022年,mask aligner出货51块佳能面板(FPD),比2021年少16块。
佳能表示,2023年将建设新的光刻机工厂,产能将增加两倍;同时押注NIL技术,尽快达到5nm精度。
2.佳能纳米压印技术的发展。
1995年,美国普林斯顿大学华裔科学家Stephen Chou教授***提出了纳米压印光刻(NIL)的概念,揭开了纳米压印制造技术研究的序幕。
因为纳米压印技术不是用可见光或紫外光处理图案,而是用机械手段转移图案(相当于光学曝光技术中的曝光和显影过程),然后用蚀刻转移工艺将结构转移到任何其他材料上,这种方法可以达到高分辨率。报道的***高分辨率可以达到2纳米。另外,模板可以重复使用,这无疑大大降低了加工成本,有效缩短了加工时间。
纳米压印光刻技术将现代微电子加工技术融入到印刷技术中,克服了光学曝光技术中光衍射带来的分辨率极限问题,显示了其超高分辨率、高效率、低成本和适合工业化生产的独特优势。自发明以来,受到学术界和工业界的高度重视。
经过30年的研究,纳米压印技术在许多方面取得了新的进展。起初,纳米压印技术使用热固性材料作为转移介质,填充在模板和待加工材料之间,转移过程中需要高压和加热使其固化。后来人们用光刻胶代替热固性材料,用注射加工代替压印加工,避免了高压和加热对加工器件的损伤,有效防止了气泡对加工精度的影响。
并且模板的选择更加多样化。原有的刚性模板虽然可以获得较高的加工精度,但只能应用于平面加工。研究人员提出使用高弹性模量的PDMS作为模板材料,开发了软压印技术。由这种柔性材料制成的模板可以适应不同形貌的表面,使得加工不局限于平面,对颗粒、褶皱等影响加工质量的因素有更好的容忍度。
佳能从2004年就开始秘密研发纳米压印技术。直到2014年收购了从事纳米压印基础技术研发的美国公司Molecular Imprints(现为佳能纳米技术公司),才公之于众。
***新的纳米压印光刻(NIL)参数良好,对准精度达到2.4nm/3.2nm,每小时曝光100片以上。
据报道,纳米压印(NIL)已经达到了3D NAND的要求。2017年7月,日本3D NAND厂商Kioxia(原东芝存储部门)开始使用该设备。除了3D NAND,还能满足1Anm DRAM的生产要求。
佳能与DNP和侠义合作,NIL在技术研发方面已经能够处理高达5nm的电路线宽。大日本印刷通过模拟测试发现,电路形成过程中每片晶圆的功耗只有EUV光刻的十分之一左右。第四,尼康
2022年,尼康在光刻机方面的业务收入约为15亿美元。
2022年,30套尼康集成电路从mask aligner出货,比2021年少5套。其中,ArFi mask aligner出货4台,与2021年持平;ArF光刻机出货4套,较2021年增加1套;KrF在mask aligner出货7台,比2021年多2台;I-line在mask aligner出货15套,比2021年少8套。
2022年,尼康出货新机14台,翻新机16台。
2022年,28块尼康面板(FPD)从mask aligner出货,比2021年少40%。其中10、5代线5台从光刻机出货。
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