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【材料/设备】半导体先进制程发展扩大EUV市场需求,ASML可望持续受惠

来源:拓墣产业研究院    原作者:徐韶莆    

在先进制程纳米节点持续微缩下,光刻机是重要关键设备。12寸晶圆主要光刻机为ArF immersion机台,可覆盖45nm一路往下到7nm节点的使用范围,其雷射光波长最小微缩到193nm;针对7nm节点以下的制程,EUV(Extreme Ultra-Violet)极紫外光使用光源波长为13.5nm,确保先进制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Cannon。其中,ASML以市占率超过8成居首,几乎占据逻辑IC与存储器先进制程的光刻机需求,且面对更小微缩尺寸的范围,目前仅有ASML能提供EUV机台做使用,更加巩固其在市场上的地位。本篇主要借ASML在光刻机的销售状况,做区域性分布与先进制程需求状况分析。

台湾地区与韩国对光刻机需求最强烈,大陆地区未来或将开创新市场开发程度值得关注

ASML营收在先进制程快速发展下,连续5年呈现高度成长,年复合成长率13%。从营收区域分布来看,台湾地区与韩国由于晶圆代工扩厂动作频频,自2016年来持续保持超过5成份额,为ASML最大营收占比区域;美国与大陆地区的区域营收则大致保持2~3成左右份额。

韩国除了既有制造存储器的大量需求外,2019年4月底,Samsung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在韩国地区的营收。

至于台湾地区部份,台积电目前扩厂计划包括在南科负责生产3nm与5nm节点的FAB 18,对光刻机需求也是ASML主要成长动能,尤其是在高单价EUV需求方面,从ASML最早的第一批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Global Foundries终止研发7nm制程后,基本上在晶圆代工这一块就停止扩厂计划,光刻设备需求转而倚靠IDM厂。美国最大IDM厂Intel是光刻机设备商的主要客户,在2018下半年因10nm制程进度延期造成CPU供货不足,也促使Intel于2018年第四季宣布在以色列与爱尔兰的14nm扩产计划,拉抬ASML在美国地区营收。

不过,Intel同时也是Nikon ArF immersion与ArF的主要客户,Nikon凭借价格优势把握Intel光刻机部份需求,估计在2019~2020年出货ArF immersion与ArF机台给Intel,未来ASML在美国区域营收或许由EUV采购状况来主导。

最后是大陆地区,虽然晶圆厂扩厂计划持续增加,但对高端光刻设备依赖度较高的先进制程晶圆厂目前不在多数,其余成熟制程的光刻设备供应商则有Nikon与Canon等竞争对手,加上大陆地区也致力于国产光刻设备开发,未来ASML在大陆地区区域的营收成长目标,除了独家供应EUV优势外,尚需考量额外的影响因素。

总括来说,先进制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,以韩国与台湾地区成长潜力较高,而大陆地区在中芯国际宣布成功购入EUV机台后,可望开启大陆地区发展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

受惠于先进制程发展,EUV使用量在7nm节点以下制程大幅增加。以7nm节点制程来说,Samsung的做法是包括前、中、后段曝光显影制程全面使用EUV;台积电7nm做法可划分为没有使用EUV,以及部份Critical Layer使用EUV两类;至于Intel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,在后续优化版本部份Layer使用EUV。而在7nm节点以下制程,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为其营收主力,涵盖45nm以下至7nm的制程节点;EUV目前虽然数量不多,但受惠于价格较高,在营收表现上已稳居第二位,有机会在未来追上ArF immersion的营收表现。

另外,就EUV数量来看,或许在发展3nm制程时,可望看见更大量机台需求。Samsung宣布其先进制程Roadmap,预计在2021下半年推出使用GAA-FET(Gate-All-Around Field-Effect Transistor)技术的3nm节点制程;3nm GAA-FET工法相较现行5nm Fin-FET结构更复杂,制作闸极环绕的纳米线(Nano-Wire)需要更多道程序,可能将增加曝光显影的使用次数。

EUV现行的Throughput(处理量)约125 WPH(每小时能处理的wafer数量),相比现行ArF immersion产能有限。

而ASML下一世代EUV机台NXE3400C将提高产能,成为各家晶圆厂计划导入的新机台,预计2019下半年陆续出货。如果在3nm制程使用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数量的一半,在此情况下,ASML营收可望于未来显著增长。

图片声明:封面图片来源于正版图片库,拍信网。

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