Gelombang kedua: Persaingan

Selepas pengeluaran besar-besaran cip proses 16nm dan 14nm, kedua-dua DUV dan EUV, mesin litografi mewah ASML sentiasa sangat dicari di pasaran. TSMC, Samsung Electronics, Intel, dan beberapa fabrik wafer utama di tanah besar China bersaing untuk bilangan mesin litografi yang terhad setiap tahun.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan pengeluaran besar-besaran proses 7nm, 5nm dan 3nm, persaingan antara TSMC, Samsung Electronics dan Intel untuk peralatan EUV telah menjadi semakin sengit.

Dilaporkan bahawa TSMC memiliki kira-kira 60 mesin litografi EUV, menyumbang lebih daripada 50% daripada jumlah peranti EUV yang dihantar ke pasaran. Dengan perkembangan penyelidikan 2nm dan pembinaan fabrikasi, TSMC telah meletakkan permintaan yang lebih tinggi terhadap peralatan EUV NA tinggi (apertur berangka), membuat pesanan awal untuk mendapatkan kedudukan utama di ASML.

Samsung juga membeli peralatan EUV NA tinggi dan telah meminta ASML menghantar peralatan terus ke kilang mereka untuk ujian, menetapkan duluan untuk ASML menghantar terus dan menguji peralatan di kemudahan pelanggan. Pada masa ini, Samsung hanya mempunyai kira-kira 60% daripada bilangan mesin litografi EUV berbanding TSMC, malah lebih sedikit. Pada tahun 2022, Samsung membeli kira-kira 18 peranti EUV.

Pada tahun 2021, Intel mengumumkan kepulangannya ke pasaran faundri dan memperkenalkan pelan tindakan untuk teknologi proses canggih. Mereka merancang untuk melancarkan lima generasi baharu teknologi proses cip dalam tempoh empat tahun akan datang. Untuk mencapai matlamat ini, Intel juga bersaing untuk mesin litografi EUV ASML yang paling canggih. Pada separuh kedua tahun 2021, Intel mengumumkan bahawa ia telah membuat pesanan mendahului TSMC dan Samsung untuk TWINSCAN EXE:5200 ASML, peranti EUV dengan NA 0.55 yang sedang dibangunkan oleh ASML. Harga seunit peralatan ini mencecah 300 juta dolar AS, dan dilaporkan mempunyai daya pemprosesan lebih 220 wafer sejam. Menurut rancangan ASML, TWINSCAN EXE:5200 dijangka akan digunakan menjelang akhir tahun 2024 untuk pengesahan dan pengeluaran cip bermula dari tahun 2025.

Untuk memenuhi proses maju yang berkembang, ASML sedang membangunkan mesin litografi EUV yang lebih maju, terutamanya memfokuskan pada NA tinggi.

Peralatan EUV NA tinggi menawarkan resolusi yang lebih tinggi, membolehkan peningkatan beberapa kali dalam ketumpatan cip sambil mengurangkan kecacatan, kos dan kitaran pembuatan cip. Peralatan EUV baharu akan meningkatkan nilai NA daripada 0.33 kepada 0.55 untuk mencapai corak resolusi yang lebih tinggi. Berbanding dengan mesin litografi 0.33 NA, resolusi 0.55 NA bertambah baik daripada 13nm kepada 8nm, membolehkan pendedahan yang lebih pantas dan lebih baik bagi corak litar bersepadu yang lebih kompleks dan melepasi had corak tunggal dengan pic 32nm hingga 30nm.

Walaupun pasaran semikonduktor lembap pada tahun 2023, syarikat gergasi cip global termasuk TSMC, Intel, Samsung, SK Hynix dan Micron masih aktif melabur dalam peralatan EUV. TSMC dan Samsung akan mengembangkan kapasiti 3nm mereka pada tahun 2024, manakala Intel akan memulakan pengeluaran besar-besaran cip proses Intel 4 pertamanya menggunakan teknologi EUV pada akhir tahun ini.

ASML menyatakan bahawa untuk arus perdana 0.33 NA, pada tahun 2021, fabrik wafer menggunakan teknologi proses 5nm purata kira-kira 10 lapisan bagi setiap topeng wafer. Bagaimanapun, dengan pengeluaran besar-besaran 3nm pada 2023, purata lapisan topeng wafer akan mencapai 20 lapisan.

Bagi DRAM, pada masa ini, pengeluaran topeng 5 lapisan boleh dicapai dengan teknologi EUV, tetapi pada tahun 2024, ia akan meningkat kepada 8 lapisan. Sesetengah proses akan menggunakan berbilang corak, dan setiap wafer akan mempunyai sehingga 10 lapisan topeng.

Menurut statistik ASML, apabila pengeluar wafer fab dan DRAM meningkatkan perbelanjaan modal EUV mereka, pada suku pertama 2023, syarikat itu telah menghantar 136 mesin litografi EUV.

Minggu ini, Ketua Pegawai Eksekutif ASML Peter Wennink menyatakan bahawa mereka dijangka melancarkan peranti EUV pertama dalam industri dengan apertur berangka 0.55, TWINSCAN EXE:5000. Walau bagaimanapun, peranti ini akan digunakan terutamanya untuk penyelidikan dan pembangunan untuk membiasakan pelanggan syarikat dengan teknologi baharu dan fungsinya. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, setiap peranti ini berharga lebih 300 juta dolar AS.

Tahun ini, ASML akan menghantar peralatan TWINSCAN EXE:5000 kepada pelanggan yang tidak didedahkan, yang berkemungkinan Intel. Intel sebelum ini mengumumkan rancangan untuk memulakan pengeluaran besar-besaran (HVM) menggunakan peralatan TWINSCAN EXE NA tinggi dari 2025, dengan teknologi proses 18A (~1.8nm) mereka. Oleh itu, Intel telah secara aktif meneroka peralatan litografi NA tinggi sejak 2018 dan telah membuat pesanan untuk kedua-dua TWINSCAN EXE:5000 dan versi komersial TWINSCAN EXE:5200.

Berbanding dengan Intel, TSMC dan Samsung akan menerima pakai peralatan EUV dengan NA 0.55 sedikit kemudian, tetapi tidak lewat daripada 2030.

Bagi tahun 2023, Mehdi Hosseini, seorang penganalisis kanan di Susquehanna International Group, percaya bahawa proses 3nm TSMC tidak dapat mencapai pengeluaran volum tinggi tanpa menggunakan peralatan EUV untuk pelbagai corak atas pertimbangan kos. TSMC kini menggunakan NXE:3600D, yang mempunyai daya pemprosesan sebanyak 160 wafer sejam (wph).

ASML akan memperkenalkan high-NA NXE:3800E baharu menjelang akhir tahun ini. Dengan pengurangan kos keseluruhan untuk berbilang corak EUV, NXE:3800E boleh menghasilkan 195 wafer sejam pada mulanya dan boleh dioptimumkan untuk mencapai daya pemprosesan 220 wafer sejam dari semasa ke semasa, mewakili peningkatan 30% berbanding NXE:3600D.

Gelombang Ketiga: Bangkit

Selepas AS melaksanakan peraturan yang melarang penjualan peralatan DUV dan EUV pertengahan hingga tinggi ke tanah besar China, pertempuran untuk gelombang ketiga litografi bermula secara senyap-senyap. Ini termasuk sekatan, tindakan balas, serta gelombang baharu pembangunan teknologi litografi dan berdikari.

Pada masa ini, fabrik wafer di tanah besar China tidak dapat membeli mesin litografi khusus untuk menghasilkan cip canggih di bawah 14nm. Jika versi lama peralatan DUV digunakan untuk menghasilkan cip 14nm dan 7nm, pendedahan berbilang diperlukan, yang membawa kepada kos yang jauh lebih tinggi dan kesukaran dalam meningkatkan hasil.

Mulai 1 September, langkah kawalan eksport peralatan semikonduktor terkini dari Belanda mengehadkan lagi eksport peralatan DUV untuk proses matang ke tanah besar China, termasuk yang melibatkan proses 38nm-45nm.

Minggu ini, ASML mengumumkan bahawa mereka telah menyerahkan permohonan lesen eksport kepada kerajaan Belanda untuk TWINSCAN NXT:2000i dan mesin litografi rendaman masa hadapan. Kerajaan Belanda telah mengeluarkan lesen yang diperlukan untuk penghantaran kepada pelanggan China TWINSCAN NXT:2000i dan peranti masa hadapan sehingga akhir tahun ini. Bagaimanapun, syarikat menganggarkan bahawa mereka tidak lagi akan dapat mendapatkan lesen eksport yang berkaitan selepas Januari 2024.

Pada 4 September, Ketua Pegawai Eksekutif ASML Peter Wennink menyatakan pandangannya tentang kawalan eksport dan perlindungan yang dihadapi oleh syarikat semasa program televisyen. Beliau menegaskan bahawa mengasingkan sepenuhnya tanah besar China melalui kawalan eksport bukanlah pendekatan yang berdaya maju. Kejayaan dalam cip yang digunakan dalam Xiaomi Mate 60 Pro secara tidak langsung menggambarkan perkara ini. Sekatan ini sebenarnya mendorong tanah besar China untuk menggandakan usahanya dalam inovasi. Beliau menyatakan bahawa jika Eropah dan Amerika Syarikat tidak mahu berkongsi teknologi, tanah besar China akan menjalankan penyelidikannya sendiri, meneroka penyelesaian yang tidak dipertimbangkan oleh syarikat Barat. Dasar sekatan oleh kerajaan Barat merangsang inovasi dan kreativiti di tanah besar China.

Peter Wennink memberi amaran bahawa tanah besar China akan mereka bentuk teknologi dan produk baharu, yang boleh mencetuskan persaingan global. Wall Street Journal sebelum ini melaporkan bahawa apabila AS meningkatkan sekatan jualan cipnya pada Oktober 2022, syarikat tanah besar China mengimport hanya $2.4 bilion peralatan semikonduktor, angka terendah sejak larangan itu dilaksanakan lebih dua tahun lalu. Ini menunjukkan bahawa industri peralatan semikonduktor China sedang berusaha untuk mengurangkan pergantungan kepada import, dan proses mencapai kemandirian semakin pesat.