הגל השני: תחרות

לאחר ייצור המוני של שבבי תהליך של 16 ננומטר ו-14 ננומטר, הן DUV והן EUV, מכונות הליטוגרפיה הגבוהות של ASML תמיד היו מבוקשות מאוד בשוק. TSMC, סמסונג אלקטרוניקה, אינטל וכמה מפעלי רקיק גדולים ביבשת סין מתחרים על המספר המצומצם של מכונות ליתוגרפיה מדי שנה.

בשנים האחרונות, עם ייצור המוני של תהליכים של 7nm, 5nm ו-3nm, התחרות בין TSMC, Samsung Electronics ואינטל על ציוד EUV הפכה עזה יותר ויותר.

מדווח כי TSMC מחזיקה בכ-60 מכונות ליטוגרפיה EUV, המהוות יותר מ-50% מסך מכשירי ה-EUV הנשלחים לשוק. עם הפיתוח של מחקר 2nm ובנייה מפוארת, TSMC הציבה דרישות גבוהות יותר לציוד EUV בעל NA גבוה (צמצם מספרי), והוציאה הזמנות מוקדמות כדי להבטיח עמדה מובילה ב-ASML.

סמסונג גם רוכשת ציוד EUV בעל NA גבוה וביקשה מ-ASML לספק את הציוד ישירות למפעל שלהם לבדיקה, מה שיוצר תקדים עבור ASML לשלוח ולבדוק ציוד ישירות במתקני הלקוחות. נכון לעכשיו, לסמסונג יש רק כ-60% ממספר מכונות הליטוגרפיה EUV בהשוואה ל-TSMC, ואפילו פחות. בשנת 2022, סמסונג רכשה כ-18 מכשירי EUV.

בשנת 2021, אינטל הודיעה על חזרתה לשוק היציקה וחשפה תוכנית לטכנולוגיית תהליכים מתקדמת. הם מתכננים להשיק חמישה דורות חדשים של טכנולוגיית תהליך שבבים במהלך ארבע השנים הקרובות. כדי להשיג מטרה זו, אינטל מתחרה גם על מכונות הליטוגרפיה EUV המתקדמות ביותר של ASML. במחצית השנייה של 2021, אינטל הודיעה כי ביצעה הזמנה לפני TSMC וסמסונג ל-TWINSCAN EXE:5200 של ASML, מכשיר EUV עם NA של 0.55 ש-ASML מפתחת כעת. מחיר היחידה של ציוד זה מגיע ל-300 מיליון דולר אמריקאי, ולפי הדיווחים יש לו תפוקה של למעלה מ-220 ופלים לשעה. על פי התוכנית של ASML, ה-TWINSCAN EXE:5200 צפוי להיכנס לשימוש עד סוף 2024 לצורך אימות וייצור שבבים החל משנת 2025.

כדי לעמוד בתהליכים המתקדמים המתפתחים, ASML מפתחת מכונות ליטוגרפיה EUV מתקדמות יותר, המתמקדות בעיקר ב-high-NA.

ציוד EUV High-NA מציע רזולוציה גבוהה יותר, המאפשר גידול פי כמה בצפיפות השבבים תוך הפחתת פגמים, עלויות ומחזורי ייצור שבבים. ציוד ה-EUV החדש יגדיל את ערך ה-NA שלו מ-0.33 ל-0.55 כדי להשיג דפוס ברזולוציה גבוהה יותר. בהשוואה למכונת ליטוגרפיה 0.33 NA, הרזולוציה של 0.55 NA משתפרת מ-13 ננומטר ל-8 ננומטר, מה שמאפשר חשיפה מהירה וטובה יותר של דפוסי מעגלים משולבים מורכבים יותר ועוברת את גבולות הדפוס היחיד עם גובה 32 ננומטר עד 30 ננומטר.

למרות ששוק המוליכים למחצה איטי ב-2023, ענקיות השבבים העולמיות כולל TSMC, אינטל, סמסונג, SK Hynix ומיקרון עדיין משקיעות באופן פעיל בציוד EUV. TSMC וסמסונג ירחיבו את קיבולת ה-3nm שלהן ב-2024, בעוד אינטל תתחיל בייצור המוני של שבב התהליך הראשון של Intel 4 באמצעות טכנולוגיית EUV בסוף השנה הנוכחית.

ASML הצהירה כי עבור המיינסטרים 0.33 NA, בשנת 2021, פקודות רקיקות המשתמשות בטכנולוגיות תהליך של 5 ננומטר היו בממוצע של כ-10 שכבות לכל מסכת רקיק. עם זאת, עם ייצור המוני של 3nm בשנת 2023, שכבות מסכת רקיקות הממוצעות יגיעו ל-20 שכבות.

באשר ל-DRAM, נכון לעכשיו, ייצור מסכות 5 שכבות ניתן להשגה עם טכנולוגיית EUV, אך בשנת 2024 הוא יגדל ל-8 שכבות. חלק מהתהליכים יאמצו ריבוי דפוסים, ולכל רקיק יהיו עד 10 שכבות של מסכות.

על פי הנתונים הסטטיסטיים של ASML, מכיוון שיצרני ה-Wafers ויצרני DRAM מגדילים את הוצאות ההון שלהם ב-EUV, נכון לרבעון הראשון של 2023, החברה שלחה 136 מכונות ליטוגרפיה של EUV.

השבוע הצהיר מנכ"ל ASML, פיטר וונינק, כי הם צפויים להשיק את מכשיר ה-EUV הראשון בתעשייה עם צמצם מספרי של 0.55, ה-TWINSCAN EXE:5000. עם זאת, מכשיר זה ישמש בעיקר למחקר ופיתוח כדי להכיר ללקוחות החברה את הטכנולוגיה החדשה ותפקודיה. כפי שהוזכר קודם לכן, כל אחד מהמכשירים הללו עולה מעל 300 מיליון דולר.

השנה, ASML תשלח את ציוד ה-TWINSCAN EXE:5000 שלה ללקוח לא ידוע, שהוא כנראה אינטל. אינטל הודיעה בעבר על תוכניות להתחיל בייצור המוני (HVM) באמצעות ציוד TWINSCAN EXE בעל רמת NA גבוהה משנת 2025, עם טכנולוגיית תהליך ה-18A (~1.8nm) שלהם. לכן, אינטל בוחנת באופן פעיל ציוד ליתוגרפיה גבוהה NA מאז 2018 והוציאה הזמנות הן עבור TWINSCAN EXE:5000 והן עבור הגרסה המסחרית של TWINSCAN EXE:5200.

בהשוואה לאינטל, TSMC וסמסונג יאמצו ציוד EUV עם NA של 0.55 מעט מאוחר יותר, אך לא יאוחר מ-2030.

לשנת 2023, מהדי חוסייני, אנליסט בכיר ב-Susquehanna International Group, מאמין שתהליך ה-3nm של TSMC אינו יכול להשיג ייצור בנפח גבוה מבלי להשתמש בציוד EUV לדוגמאות מרובות בשל שיקולי עלות. TSMC משתמשת כיום ב-NXE:3600D, בעל תפוקה של 160 פרוסות לשעה (wph).

ASML תציג את NXE:3800E עם רמת NA גבוהה עד סוף השנה. עם עלות כוללת מופחתת עבור דפוסים מרובים של EUV, ה-NXE:3800E יכול לייצר 195 פרוסות לשעה בהתחלה וניתן לבצע אופטימיזציה להשגת תפוקה של 220 פרוסות לשעה לאורך זמן, המייצגים שיפור של 30% בהשוואה ל-NXE:3600D.

הגל השלישי: עלייה

לאחר שארה"ב יישמה תקנות האוסרות על מכירת ציוד DUV ו-EUV בינוני עד גבוה ליבשת סין, הקרב על הגל השלישי של הליתוגרפיה החל בשקט. זה כולל הגבלות, אמצעי נגד, כמו גם גל חדש של פיתוח טכנולוגיית ליטוגרפיה והסתמכות עצמית.

נכון לעכשיו, יצרני רקיק ביבשת סין אינם מסוגלים לרכוש מכונות ליתוגרפיה ייעודיות לייצור שבבים מתקדמים מתחת ל-14 ננומטר. אם משתמשים בגרסאות ישנות יותר של ציוד DUV לייצור שבבים של 14 ננומטר ו-7 ננומטר, נדרשות חשיפות מרובות, מה שמוביל לעלויות גבוהות משמעותית ולקשיים בשיפור התשואה.

החל מה-1 בספטמבר, אמצעי בקרת יצוא ציוד מוליכים למחצה העדכניים מהולנד מגבילים עוד יותר את הייצוא של ציוד DUV לתהליכים בוגרים ליבשת סין, כולל אלה הכוללים תהליכים 38nm-45nm.

השבוע, ASML הודיעו כי הגישו בקשה לרישיון יצוא לממשלת הולנד עבור TWINSCAN NXT:2000i ומכונות ליטוגרפיה טבילה עתידיות. ממשלת הולנד הנפיקה את הרישיון הדרוש למשלוחים ללקוחות סינים של TWINSCAN NXT:2000i ומכשירים עתידיים עד סוף השנה הנוכחית. עם זאת, החברה מעריכה כי לאחר ינואר 2024 לא יוכלו עוד לקבל רישיונות יצוא רלוונטיים.

ב-4 בספטמבר, מנכ"ל ASML, פיטר וונינק, הביע את עמדותיו לגבי בקרת הייצוא והפרוטקציוניזם שעומדים בפני החברה במהלך תוכנית טלוויזיה. הוא הדגיש כי בידוד מוחלט של סין היבשתית באמצעות בקרת יצוא אינה גישה ברת קיימא. פריצת הדרך בשבבים המשמשים ב-Xiaomi Mate 60 Pro ממחישה בעקיפין נקודה זו. ההגבלות הללו למעשה מניעות את סין היבשתית להכפיל את מאמציה בחדשנות. הוא הצהיר שאם אירופה וארצות הברית לא יהיו מוכנות לחלוק טכנולוגיה, סין תערוך מחקר משלה, ותחקור פתרונות שחברות מערביות לא שקלו. מדיניות מגבילה של ממשלות מערביות מעוררת חדשנות ויצירתיות בסין.

פיטר וונינק הזהיר שסין תתכנן טכנולוגיות ומוצרים חדשים, שעלולים לעורר תחרות עולמית. הוול סטריט ג'ורנל דיווח בעבר שכאשר ארה"ב שדרגה את מגבלות מכירת השבבים שלה באוקטובר 2022, חברות סיניות ביבשת ייבאו רק ציוד מוליכים למחצה בשווי 2.4 מיליארד דולר, הנתון הנמוך ביותר מאז יישום האיסור לפני יותר משנתיים. זה מצביע על כך שתעשיית ציוד המוליכים למחצה בסין שואפת להפחית את התלות ביבוא, ותהליך השגת ההסתמכות העצמית מואץ.