2023年光刻技术背后的投资机遇分析:另辟蹊径探索国产半导体产业链

  • 来源:交银国际
  • 发布时间:2023/12/01
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执行摘要

华为 Mate 60Pro 手机的发行或意味着国产半导体产业链突破了 7 纳米制程工 艺。我们通过对半导体设备和制造流程上的不同技术路线进行深入对比认为, 国产 7 纳米制程逻辑芯片技术主要归功于国产半导体产业链突破了 DUV 光刻机 从两次曝光到多次曝光条件下良品率和生产率的瓶颈问题。我们认为DUV光刻 机多次曝光技术或催生对刻蚀和沉积设备的更多需求。

投资者为什么要读这个报告

1) 观点上,这个报告强调刻蚀和沉积设备在国产 7 纳米制程突破后的结构性 机会。我们同意市场对国产半导体产业链利好的一致预期,但与大部分看 好光刻和半导体制造厂商机会的观点不同,我们认为刻蚀和沉积设备的机 会确定性或更强。我们强调,由于国产半导体产业链使用 EUV 光刻机的可 见度不高,现有的 7 纳米制程工艺或使用 DUV 多次曝光的技术,故涉及更 多次的刻蚀和沉积工序;

2) 与市场上大部分研究不同,这个报告从技术原理出发,通过对不同半导体 制程工艺技术上的深挖,量化地测算了刻蚀和沉积在 7 纳米制程工艺突破 后的刻蚀和沉积的需求增量。我们认为 14/16 纳米使用的二次曝光技术相 对于成熟制程(28 纳米及以上)的单次曝光其刻蚀和沉积步骤次数或增加 100%-200%。而7纳米使用的多次曝光技术相对二次曝光技术或有50%-67% 的刻蚀和沉积步骤次数的增加。我们同时对比了内地和境外半导体技术路 线在 7 纳米制程之后的区别,并通过参考历史上半导体制程的技术分布变 化,预测国产半导体就工艺制程一项在 3 年时间或对沉积和刻蚀的需求 (2025 年相对 2022 年) 增长 66%,对应 18.3%的 CAGR;

3) 我们通过对境外先进半导体制造厂产能爬升历史的回顾认为,国产半导体 产业链在当前情况下当务之急是拓展下游市场并形成产业链闭环。与市场 上大部分研究展望国产产业链更先进制程的论调不同,我们强调因半导体 产业链市场反哺技术的现实意义,并测算认为华为 Mate60Pro 系列智能手 机的芯片需求相对于半导体产线的投入还相对较小,建议投资者关注 7 纳 米芯片对不同下游应用的拓展情况;

4) 从长期看,我们同意市场一致的观点,即 EUV 光刻机是国产半导体产业链 追求更先进制程的最重要环节之一。但我们认为,多次曝光作为光刻机换 代革命间提升半导体制造工艺的有效手段或将长期大量被使用,因此利好 刻蚀和沉积设备的需求的长期趋势不变。国产 EUV 光刻机的可见度较低, 但即便国产 EUV 投入商业化,在长期也不应该是刻蚀和沉积设备的风险。

我们认为国产半导体制程工艺升级催生更多对刻蚀和沉积设备的需求增加,叠 加半导体国产化的大趋势。投资者可关注国产半导体刻蚀和沉积设备商中微公 司(688012 CH)和北方华创(002371 CH) 。报告还详细梳理了半导体晶圆制造流 程,半导体设备产业链,决定半导体制程工艺的瑞利判据,以及半导体产业在 海内外产业升级的历史。

多次曝光推进国产半导体产业链技术进步

DUV 光刻机的极限

在国产供应链无法获得 EUV 光刻设备的背景下,我们认为国产半导体产业链近 年来一直在尝试利用 DUV 光刻设备加多次曝光的技术推进工艺制程向前发展。 在对半导体材料仅进行一次光刻曝光的前提下,DUV 光刻设备由于发射光源的 技术限制,其物理极限一般只能做到 CD(Critical Dimension)值接近 38 纳米 (通过瑞利判定 λ=193 纳米,k1=0.25,NA=1.35,CD=38 纳米,见附录)。在 实际工业生产中,最先进 DUV 单次曝光一般可以对应 28 纳米制程工艺。 这里要指出的是我们所说的 CD 值和各个半导体制造厂所用的纳米制程工艺意 义不完全相同。CD 值一般是指电路制造过程光刻机所能刻画的最小线宽,而半导体制造厂商宣传的纳米制程工艺往往是只代表了工艺的进度和 发展进程。由于摩尔定律的约定俗成,半导体制造厂商在推出下一代产品时, 追求其性能为上一代的两倍,例如 10 纳米制程一般较 14/16 纳米晶体管面积缩 小一半,或者说性能上升 1 倍。本文以台积电/中芯国际的宣传口径定义不同的 纳米制程。中芯国际 14 纳米制程对应台积电 16 纳米制程。

多次曝光技术可以在不改变光刻机自身精度的情况下在单位面积上部署更加密 集的晶体管。多次曝光通过巧妙布局每次曝光的图形从而到达更加精密的电路 设计图案。通过多次曝光 CD 值可以将之前一次曝光时 44 纳米 降低到 22 纳米甚至 11 纳米。在更小波长的 EUV 光刻机尚未成熟之前,DUV 加 多次曝光的技术曾经是台积电和三星等境外半导体企业从28纳米制程进步到7 纳米制程的主要技术手段之一。 理论上说,如果每次曝光都能做到精确和无误差,晶圆制造商可以反复应用多 次曝光的技术达到无限小。但在实际的工业生产中,由于每次曝光都可能存在 图案的缺陷,而每次曝光都可能在上次曝光流程中积累并放大缺 陷,多次曝光后缺陷或影响最后出厂产品的良品率。多次曝光在技术上的另外 一个缺点在于其多次曝光的过程增加了半导体加工的工序次数,从而直接降低 了芯片的生产率。

7/10 纳米工艺或使用至少三次曝光技术

从历史上看从 28 纳米到 14/16 纳米(台积电 16 纳米制程对应中芯国际 14 纳米 制程)的制程工艺都可以通过两次曝光所达成,两次曝光的主要技术包括 LELE 和 SADP。 我们对境外芯片代工厂 14/16 纳米以下的制程工艺(主要是 10 纳米和 7 纳米) 的观察分析发现认为14/16纳米以下制程工艺一般需要三次或以上的曝光技术。 三次或以上的曝光技术常见的做法有:1)LELELE,即更多次的光刻-刻蚀的组 合;2)SAQP,即在同一块硅片上连续两次使用 SADP 技术。3)通过组合光刻刻蚀和 SADP 从而达到减小芯片的 CD。 我们认为,国产半导体产业链之前停滞在 14 纳米制程附近或是未能解决从两 次曝光到三次甚至更高次数曝光下工艺良品率和生产效率的问题。之前国产产 业链在 14 纳米制程工艺上量产,意味着 14 纳米技术(两次曝光)的质量控制 和生产率可以使量产获得令人满意的投资回报率。但是随着曝光次数的增加, 良品率和生产率或相对于二次曝光技术有进一步的下降,从而导致之前国产半 导体产业链认为 14 纳米以下量产不足以支持其对产线的投资。 而我们最近看到的华为及其产业链伙伴所推出的 7 纳米制程工艺,这或意味着 国产产业链已经解决三次以上曝光在良品率和生产率的瓶颈,国产10纳米和7 纳米制程未来可期。虽然这是一个大的进步,但相对于国际领先水平在 17-18 年期间已开始量产 7 纳米制程工艺,国产产业链仍然落后了 5-6 年左右,即 3 代左右的代差。

刻蚀和沉积设备商或是最大受益者

我们深挖了多次曝光的技术原理和工艺流程,发现刻蚀和沉积的加工次数相较 于单次曝光有显著增加。具体而言,二次曝光技术相对于单次曝光其刻蚀和沉 积步骤次数或增加 100%-200%。而三次曝光技术相对二次曝光技术,其刻蚀和 沉积步骤次数或增加 50%-67%。

刻蚀和沉积加工次数或随着工艺进化而增加

从原理上看,对于一次曝光技术,设计制作电路结构往往只需一次沉积加光刻 和刻蚀的过程,光刻机只需在沉积的(绝缘或者导电)材料上刻画出电路图 案,然后由刻蚀机器去掉不需要的材料部分即可。而对于多次曝光技术来说, 沉积和刻蚀的次数将显著增加。

LELE/LELELE

对于堆叠 Litho-etch 技术的多次曝光技术来说,刻蚀、光刻和沉积的次数随着 Litho-etch 重复次数的增加而变大。以 LELE 为例,半导体制造上一般先在衬底 上加上两层材料,其中上层材料在加工过程中不会最后不会被保留。在保持光 刻机精度不变的情况下,通过将光刻位置偏离 1/2 CD 的位置,最后将保留的材 料之间的距离缩短为光刻机单次曝光 CD 的 1/2,从而达到减小电路元素间距的 作用。现有的两次 LE 的技术一般可以将半导体制程从单次曝光的极 限的 28 纳米制程减小到 14/16 纳米制程极限。 LELELE 三次利用 Litho-etch 的重复过程。在三次沉积材料之后,每次光刻的位 置较之前一次偏离一定位置(比如 1/3 CD)的位置,可进一步优化终端产品的 制程工艺。LELELE 一般被台积电和三星等国际领先厂商应用在 7 纳米和 10 纳米 制程上。相对于单次曝光技术,两次曝光技术所用到的沉积和刻蚀次数将上升 100%,而三次曝光的 LELELE 技术则又相对于 LELE 技术需要 50%以上的沉积和 刻蚀的步骤。 需要指出,多次 LE 技术的缺点在于:1)图形拆分(即如何在三次光刻过程中 确定每次需要保留和位置)复杂度高;2)在这个过程中需要多次使用光刻机, 多次光刻后可能容易积累误差。

SADP/SAQP

自动对准多图案微影技术(SADP 和 SAQP)是另外一个系列的多重曝光技术, 相对于多次 LE 的技术,其主要的优势在于:1)成本上只需应用一次光刻流程 (光刻流程通常是成本最高的工序);2)可以指数地减小工艺制程。其缺点 在于相比多次 LE 技术需要更多次的沉积和刻蚀的工序,因而相对复杂度也最 高。 以 SADP 为例,其流程先包括一次 Litho-etch(需要两次沉积,一次 光刻和一次刻蚀)过程获得步骤 5 的结构。利用已有的结构在其表面 沉积一层隔离物,隔离物可均匀附着在之前的结构上(步骤 2),然后通过一 次刻蚀可保留在之前结构附近的部分隔离物(步骤 3),在清理完多余的材料 后在经过一次刻蚀后获得光刻机原有 1/2 CD 的电路工艺。在这个过程中,一共 经历一次光刻,三次沉积和三次刻蚀的过程。如果我们两次利用 SADP即可获得 1/4 CD 的电路工艺,而 SAQP 在这个过程中则一共需 要一次光刻,五次刻蚀和五次沉积的过程。 相对于单次曝光技术,两次曝光 SADP 技术所用到的沉积和刻蚀次数将上升 200%,而SAQP技术则又相对于SADP技术需要67%更多的沉积和刻蚀的步骤。

由于 EUV 光刻机更小的光源波长,其一次曝光的 CD 可以远小于 DUV 光刻机。 境外半导体产业链在 7 纳米制程及其之后由于投资回报率的原因开始放弃 DUV 加多次曝光的技术路线,转而使用 EUV 光刻机来追求先进的半导体制程。和境 外产业链不同的是,由于国产 EUV 光刻机的开发进度可见度不高,且国产产业 链尚处在刚突破 14/16 纳米制程向 7/10 纳米制程进步的过程,我们基于现有的 信息判断国产产业链在一段时间内可能还是以 DUV 多重曝光技术制造 14/16 纳 米制程工艺以下芯片(10 纳米制程和 7 纳米制程),因此将提升对刻蚀和沉积 设备的需求。

沉积刻蚀设备资本开支增加

回顾过去十年全球的半导体资本开支情况,我们发现从 2012 年到 2017 年刻蚀 和沉积设备在半导体设备资本总体开支中的比例有明显上升,分别从 2012 年 的 12%和 19%上升到 2017 的 21%和 24%。这个阶段恰好是全球产业链大规模使 用 DUV 光刻机改进工艺的时期。正如我们之前论述的,在没有使用 EUV 的情 况,DUV 多重曝光的工艺改进将激发对刻蚀和沉积设备的需求,导致半导体代 工商加速采购刻蚀和沉积设备。2018 年之后由于 7 纳米及其以下制程开始使用 EUV 光刻机,且 EUV 光刻机的价格远远高于 DUV,虽然 DUV 多重曝光在这段时 间依然被广泛应用,刻蚀和沉积在半导体设备中的占比上升速率开始放缓。由 于产业链切割,国产供应链在半导体设别采购和芯片代工过程中角色日趋重 要,在 EUV 光刻机受到限制的前提下,DUV+多次曝光技术或在之后一段时间 成为国产产业链的技术主流,我们预测刻蚀和沉积设备在半导体设备总价值量 将再次加速上升,到 2026 年分别达到 27.5%和 26.5%。

从绝对数字上看,全球半导体设备开支在经历 2019 年到 2022 年的快速增长后 由于下游库存上升资本开支减少,综合各个设备商的财报数据,我们预测 2023 年 全球半导体设备销售额为 800 亿美元,同比下降 15%,我们对 2024 年 的半导体资本开支依然保持相对谨慎的态度预测为 820 亿美元。我们认为 2025 年半导体行业资本开支将在 2025 年恢复到 2022 年的水平,预计销售额为 940 亿美元,其中刻蚀和沉积分别为 254 亿美元和 244 亿美元,相较 2022 年增长 28%和 18%。

内地半导体设备资本开支持续上升

虽然全球半导体设备的资本开支或随下游需求影响在今年内受到波动,内地的 半导体制造厂的设备投资和其在全球半导体设备投资中的占比一直稳步上升。 根据 Wind 统计,内地半导体制造厂的设备投资 2021 年达到 296 亿美元,相较 于 2017 年 82 亿美元的投资实现了四年 38% CAGR。在全球半导体设备采购中的 占比也从 2017 年的 17.4%上升到 31.2%。伴随美国政府出台一系列限制国产半 导体产业链的措施,半导体产业国产化进程加速,内地半导体制造厂在 2023 全球半导体下行周期过程中,逆势增长半导体设备的资本开支。综合境外和内 地各个半导体设备厂的近期财报,我们预测 2023 年内地半导体设备的采购或 将占全球采购的 42%,达到 336 亿美元。

回顾美国国务院和商务部对中国半导体的制裁历史,认为我们美国政府主要针 对以下两类产业链环节:a)高端存储和逻辑芯片半导体芯片下游成品。相关 法律或行政命令包括: 2019 年 5 月和 2020 年 10 月,华为及其分支机构被列入 实体清单,限制高通等其供应商为其提供高端 5G 芯片。2022 年 8 月,美国总 统拜登正式签署法案,限制英伟达未经许可不得向中国出售高端 GPU 芯片 A100 和 H100。这个限制在 2023 年 10 月被升级到为中国市场特制的 A800 和 H800 芯片。b)用于制造高端芯片的必要半导体设备。相关法律或行政命令包 括: 2022 年 8 月:总统拜登签署法案,禁止美国公司向中国企业提供用于制造 14/16 纳米及以下芯片的先进工艺设备和 EDA 软件。2022 年 10 月美国政府进 一步禁止先进制程设备厂商及其从业人员输入中国。

我们认为近期市场对芯片下游成品的政策变化反应明显(例如美国政府对内地 云产商采购 GPU 高端芯片限制的政策),但或对半导体设备之后的利好没有充 分反应。 我们同时认为内地半导体制造厂出于安全,政策鼓励和产品性价比的原因,在 产品相似的情况下,或会更倾向于采购内地半导体设备商的产品。我们看到, 虽然市场占有率依然很低,国产半导体设备商中微公司在内地半导体设备市场 的市占率从 2017 年的 1.4%增长到 2022 年的 2.0%。

国产刻蚀和沉积设备商成为焦点

基于半导体设备由于内地和境外在技术路线上的结构性不同(多次曝光对沉积 和刻蚀设备的需求或将持续旺盛)和国产半导体产业链国产替代趋势,我们看 好在这两个大的驱动因素下,国产先进半导体设备公司的前景。 鉴于内地产业链和国际最先进水平存在 5-6 年(3 代左右)的代差,我们选取 了台积电 16 年 4 季度和 19 年 4 季度的技术分布数据作为参考 (台积电在 17 年 2 季度/17 年 3 季度开始量产 7 纳米制程芯片或对应 23 年 3 季度国产产业链开 始量产 7 纳米制程)。我们假设国产下游追随相似的技术分布及其演进过程,同 时假设 28 纳米及其以上制程使用一次曝光技术(一次沉积和刻蚀),20 纳米 和 14/16 纳米制程使用两次曝光技术(LELE 或者 SADP),10 纳米和 7 纳米使用 多次曝光。我们在与产业界交流过程发现 SAQP/SADP 相较 LELE/LELELE 更受产 业链青睐,假设下28纳米制程以下SAQP/SADP和 LELE/LELELE占比以70%:30% 分配。我们因此预测国产半导体就工艺制程一项或对沉积和刻蚀的需求或 3 年 时间(2025 年相对 2022 年) 增长 66%,对应 18.3%的 CAGR。 加上半导体设计复 杂度的上升,我们认为内地半导体制造厂对国产刻蚀和沉积设备的需求或将更 高。

国产半导体设备上下游或利好,但可见度不高

我们同时认为,国产半导体产业链突破 7 纳米技术亦可能利好国产光刻机及其 上游产业链。SADP/SAQP 相对于一次曝光对于光刻机的使用量没 有变化,且我们对国产产业链具体使用 LELE/LELELE 抑或是 SADP/SAQP 的技术 路线的可见度不高加之 LELE/LELELE 对光刻过程的使用量增长幅度小于刻蚀和 沉积,我们更加偏好刻蚀和沉积的设备制造商。 对于半导体设备下游的设计商和半导体制造商,虽然从长期看国产半导体产业 的产品升级在长期会提升国产半导体产品的性能其产品的市场竞争力。但我们 认为影响下游设计商和制造商的主要因素为半导体产品的供求关系和价格变 化。同时,由于国产产业链因未能使用先进的 EUV 光刻机使得内地半导体制造 的成本相对境外或会更高。我们认为 7 纳米制程工艺对设计商和晶圆代工厂的 利好的可见度较低。

下一步:短期内形成产业闭环是关键

观察境外领先的晶圆代工厂产量爬升情况,7 纳米/10 纳米和 5 纳米工艺制程芯 片一般在首次发行之后的 3 到 4 个季度内产量快速爬升,需要 10 至 12 个季度内在公司营收占比达到相对稳定。而台积电在7 纳米量产之后用了超过12 个季 度的时间才实现 5 纳米制程的量产。 根据 Counterpoint Research 数据,华为 Mate60 系列手机在发行 6 周内累计销量 达到 160 万台,其中第五和第六周销量接近每周 40 万台,我们依次推算 Mate60 系列手机年内销量或将超过 600 万台,我们同时推算华为 Mate60 系列 在 23 年 4 季度在全球手机的市占率为 1.7%。按年化计算 Mate60 系列的销量为 2100 万台,芯片或对应年化 10 亿美元的价值(按每台 49 美元芯片价值计 算),相当于台积电刚发行 7 纳米工艺制程时第二个季度单季度(17 年 3 季 度)的销售额(且台积电只收取代工费用),尚需时日取得规模效应。为支持 新建产能的资本开支,我们预计国产 7 纳米制程的下游应用或会进一步扩大到 更多下游应用和厂商,并建议投资者观察下游对国产 7 纳米制程芯片的需求和 国产半导体产业链拓展海内外下游的进展。

EUV 时代沉积和刻蚀或长期保持较高水平

多次曝光在 EUV 情况下依然被广泛应用

半导体产业和下游应用追求更高精度制程,一般认为 EUV 单次曝光能做出的最 小制程为 7 纳米,而 5 纳米和 3 纳米芯片大概率或已经运用了多次曝光。2023 年10 月,苹果发布新一代基于3 纳米制程的iMac 电脑M3, 这是第一款使用3 纳米芯片的个人电脑。由于多次曝光技术再次被应用,我们认为 5 纳米或者 3 纳米产品的上市或使刻蚀和沉积的使用数量较 7 纳米制程工艺相应增加。 我们观察发现,多重曝光一直是在确定某种特定光刻机 CD 值情况下提高分辨 度的最有效手段。从光刻机厂商 ASML 的角度看,使用新一种光刻机标志着一 个新的半导体技术周期的开始。但与此同时,由于光刻机成本高,改变光刻机 自身 CD 值投入大,灵活使用刻蚀和沉积进行多次曝光可以在很大程度弥补光 刻机的短板。加上国产供应链在光刻机研发上可见度不高,我们因此长期看好 刻蚀和沉积国产替代的趋势。

国产 EUV 光刻机的追赶脚步

我们对国产 EUV 的发开进度的可见度低,但我们认为发展 EUV 是国产半导体产 业链的必经之路。虽然我们认为短期内内地半导体产业链的当务之急是推广 DUV 多次曝光的 7 纳米工艺在下游的不同应用,但从长期看,国产 EUV 的突破 或是国产半导体产业链不可回避的问题。 国际领先的晶圆代工厂在 7 纳米以下的制程几乎全部使用 EUV,这是因为虽然 DUV 光刻机经过多次曝光虽然可以做到 7 纳米制程甚至更低,但随着曝光次数 的增加,加工工序增加造成生产率变低,加之良品率在每次曝光误差的积累下 随之下降,其经济效益不如一次曝光的 EUV 光刻机技术路线。我们认为 EUV 仍 然是长期发展方向。 EUV 与 DUV 最大的区别在于光源。DUV 的光源采用深紫外线,最先进的 DUV 光刻机的波长为 193 纳米。而 EUV 采用极紫外线,波长为 13.5 纳米,约为 DUV 波长的 1/14,可以大幅提高电路板解析度,实现更先进制程工艺。但由于使用 的光源不同,且需要光刻的面积要远远小于光源发光面积,EUV 光刻机在结构 上需要多重镜面反射从而聚集光的能量,加上光源本身成本技术难度高,成本 大,EUV 光刻机的整机成本显著高于 DUV。一台 DUV 的价格在 2,000-5,000 万 美元,而一台 EUV 的价格一般超过 1 亿美元,是 DUV 价格的 5-6 倍。

业界追求集成电路性能不断提升,其产品升级过程一般在保证产线投资回报 (由成本,生产率,良率,市场需求)的前提下追求更先进的制程。目前还在 进行7纳米及以下制程追赶的仅剩台积电、三星,而格芯、联电在2018年均因 成本问题,宣布放弃 7 纳米及以下制程的研发。历史上台积电 7 纳米制程共 3 个不同的技术路线:1)N7 产线,2018 年量产,使用DUV 加多次曝光技术,搭 载于骁龙 855、麒麟 980、苹果 A12。2)N7P 产线,2018 年发布,使用 DUV 加 多次曝光技术,搭载于骁龙 865、苹果 A13、天玑 1000L 等。3)N7+ 产线, 2019 年量产,台积电开始转向使用 EUV,曾经搭载于麒麟 990 等。实际上,台 积电从 2017 年就开始研发使用 EUV 光刻机实现 7 纳米制程,并于 2019 年开始 小规模量产,2020 年大规模量产。这期间,台积电 7 纳米芯片出货金额占比跃 升到 19 年 4 季度的 36%。

国际上,在这之后几乎所有等于或者低于 7 纳米制程的工艺都用了 EUV 技术, 其中很重要的一个因素就是 EUV 光刻机单位时间的生产效率的提升,EUV 光刻 机在 2017 年刚问世时,其开工效率大概在 1500 个晶圆/天,之后的 ASML 的 3400 系列将开工效率提高到 4000 个晶圆/天。另外 ASML 的 EUV 一般都提供多 线程工作的特征,从而使一台光刻机可以同时对一个芯片的不同层级进行加 工。以一台有四个线程的 EUV 光刻机来说,其在四天内加工一个四层或以上的 芯片,其产量可以达到和单线程DUV相同的工作效率。加上DUV技术在三次以 上曝光的良品率或已经到达瓶颈,EUV 几乎成为境外晶圆代工厂探索 7 纳米制 程以下的唯一的技术路线。 回到内地的情况,我们认为从长期半导体产业的发展规律看,工艺提升必须在 保证投资回报的前提下推进,DUV 提升半导体行业制程工艺,发展空间有限, 长期甚至会在成本上拖累下游的半导体设计商和制造商。国产半导体产业以 EUV 技术参与国际竞争势在必行。我们对国产 EUV 的发开进度的可见度很低, 但我们认为解决 EUV 光刻机光源和镜头的技术问题或是其中最主要的瓶颈。

除了生产率的提升外,EUV光刻机自身技术发展在2017年商业化应用之后主要 体现在如何提高光学系统 NA 值。ASML 现有的 EUV 产品几乎都使用 NA=0.33 (多次反射导致光学系统收集光能量的效率较低,且很难在多次反射的条件下 使用更高折射率 n 的介质,故 EUV 的 NA 远小于 DUV。) 当芯片制程即将走向 2 纳米(甚至针对现有 3 纳米芯片),业界再次出现两种 选择方案:1)选择用 0.33NA EUV 多重曝光。2)选择 High-NA,即将目前 EUV 光刻机 0.33NA 的数值孔径增大到 0.55NA, 从而减小光刻机的 CD 值。ASML 计 划 High-NA 设备于在 2025 年量产出货。境外半导体行业似乎又回到了 2017 年 前后以 0.33NA EUV 替代 DUV 光刻机的情况。 即便如此,EUV 的技术突破往往伴随着光刻机自身成本的上升,且光刻机提高 性能的步伐似乎越来越慢 (0.55NA 仅比 0.33NA 缩小了 CD 40%,相比之前 EUV 相对 DUV 光刻机缩短到 1/14 进步幅度小很多)。而多次曝光却可在一定范围内 以较低的成本提高制程工艺。所以即便 High-NA 的技术成功上市,我们认为多 次曝光技术也会在之后更精密制程的产品中被大量使用。我们因此认为,刻蚀 和沉积设备的需求会在较长时间保持较高水平。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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