İkinci dalga: Rekabet

Hem DUV hem de EUV'nin 16nm ve 14nm proses çiplerinin seri üretiminin ardından ASML'nin üst düzey litografi makineleri piyasada her zaman oldukça rağbet görüyor. TSMC, Samsung Electronics, Intel ve Çin ana karasındaki birçok büyük levha fabrikası her yıl sınırlı sayıdaki litografi makinesi için rekabet ediyor.

Son yıllarda 7nm, 5nm ve 3nm süreçlerinin seri üretimiyle birlikte TSMC, Samsung Electronics ve Intel arasındaki EUV ekipmanı için rekabet giderek daha şiddetli hale geldi.

TSMC'nin, piyasaya sürülen toplam EUV cihazlarının %60'sinden fazlasını oluşturan yaklaşık 50 EUV litografi makinesine sahip olduğu bildiriliyor. 2nm araştırma ve fabrika yapımının gelişmesiyle birlikte TSMC, ASML'de lider konumunu güvence altına almak için erken siparişler vererek yüksek NA (sayısal açıklık) EUV ekipmanına yönelik talepleri artırdı.

Samsung aynı zamanda yüksek NA EUV ekipmanı satın alıyor ve ASML'den ekipmanı test için doğrudan fabrikalarına teslim etmesini talep ederek ASML'nin ekipmanı doğrudan müşteri tesislerine göndermesi ve test etmesi için bir emsal oluşturuyor. Şu anda Samsung, TSMC'ye kıyasla EUV litografi makinesi sayısının yalnızca %60'ına, hatta daha azına sahip. Samsung, 2022'de yaklaşık 18 EUV cihazı satın aldı.

Intel, 2021'de dökümhane pazarına geri döndüğünü duyurdu ve gelişmiş süreç teknolojisine yönelik bir plan açıkladı. Önümüzdeki dört yıl içinde beş yeni nesil çip proses teknolojisini piyasaya sürmeyi planlıyorlar. Bu hedefe ulaşmak için Intel, ASML'nin en gelişmiş EUV litografi makineleri için de rekabet ediyor. Intel, 2021'in ikinci yarısında, ASML'nin şu anda geliştirmekte olduğu 5200 NA değerine sahip bir EUV cihazı olan ASML'nin TWINSCAN EXE:0.55'ü için TSMC ve Samsung'un önünde sipariş verdiğini duyurdu. Bu ekipmanın birim fiyatı 300 milyon ABD dolarına ulaşıyor ve saatte 220'den fazla levha üretim kapasitesine sahip olduğu bildiriliyor. ASML'nin planına göre, TWINSCAN EXE:5200'ün 2024 yılı sonunda doğrulama ve 2025'ten itibaren çip üretimi için kullanıma sunulması bekleniyor.

Gelişen gelişmiş süreçleri karşılamak için ASML, esas olarak yüksek NA'ya odaklanarak daha gelişmiş EUV litografi makineleri geliştiriyor.

High-NA EUV ekipmanı daha yüksek çözünürlük sunarak kusurları, maliyetleri ve çip üretim döngülerini azaltırken talaş yoğunluğunun birkaç kat artmasına olanak tanır. Yeni EUV ekipmanı, daha yüksek çözünürlüklü desenleme elde etmek için NA değerini 0.33'ten 0.55'e çıkaracak. 0.33 NA litografi makinesiyle karşılaştırıldığında, 0.55 NA çözünürlük 13 nm'den 8 nm'ye çıkar, daha karmaşık entegre devre desenlerinin daha hızlı ve daha iyi bir şekilde ortaya çıkarılmasına olanak tanır ve 32 nm ila 30 nm aralıkla tek desenlemenin sınırlarını aşar.

Yarı iletken pazarı 2023'te durgun olsa da TSMC, Intel, Samsung, SK Hynix ve Micron gibi küresel çip devleri hala EUV ekipmanlarına aktif olarak yatırım yapıyor. TSMC ve Samsung, 3 yılında 2024nm kapasitelerini genişletecek, Intel ise bu yılın sonunda EUV teknolojisini kullanan ilk Intel 4 işlem çipinin seri üretimine başlayacak.

ASML, ana akım 0.33 NA için 2021'de 5 nm işlem teknolojilerini kullanan levha fabrikalarının levha maskesi başına ortalama yaklaşık 10 katmana sahip olduğunu belirtti. Ancak 3 yılında 2023 nm seri üretime geçilmesiyle ortalama gofret maske katmanları 20 katmana ulaşacak.

DRAM konusunda ise EUV teknolojisi ile şu anda 5 katmanlı maske üretimi sağlanabiliyor ancak 2024 yılında bu sayı 8 katmana çıkacak. Bazı işlemler çoklu desenlemeyi benimseyecek ve her levhada en fazla 10 katman maske bulunacaktır.

ASML'nin istatistiklerine göre levha fabrikaları ve DRAM üreticileri EUV sermaye harcamalarını artırırken, 2023 yılının ilk çeyreği itibarıyla şirket 136 EUV litografi makinesi sevk etti.

Bu hafta ASML CEO'su Peter Wennink, sektörün 0.55 sayısal açıklığa sahip ilk EUV cihazı olan TWINSCAN EXE:5000'i piyasaya sürmelerinin beklendiğini belirtti. Ancak bu cihaz esas olarak şirketin müşterilerini yeni teknoloji ve işlevlerine alıştırmak amacıyla araştırma ve geliştirme amacıyla kullanılacak. Daha önce de belirttiğimiz gibi bu cihazların her birinin maliyeti 300 milyon ABD dolarının üzerindedir.

Bu yıl ASML, TWINSCAN EXE:5000 ekipmanını adı açıklanmayan bir müşteriye, muhtemelen Intel'e gönderecek. Intel daha önce 2025'ten itibaren 18A (~1.8nm) proses teknolojisiyle yüksek NA TWINSCAN EXE ekipmanı kullanarak seri üretime (HVM) başlamayı planladığını duyurmuştu. Bu nedenle Intel, 2018'den bu yana aktif olarak yüksek NA litografi ekipmanlarını araştırıyor ve hem TWINSCAN EXE:5000 hem de TWINSCAN EXE:5200'ün ticari sürümü için siparişler verdi.

Intel ile karşılaştırıldığında TSMC ve Samsung, NA'sı 0.55 olan EUV ekipmanını biraz daha geç, ancak en geç 2030'a kadar benimseyecek.

Susquehanna International Group'un kıdemli analistlerinden Mehdi Hosseini, 2023 yılı için TSMC'nin 3nm sürecinin, maliyet hususları nedeniyle çoklu modelleme için EUV ekipmanı kullanılmadan yüksek hacimli üretim elde edemeyeceğine inanıyor. TSMC şu anda saatte 3600 levha (wph) üretim kapasitesine sahip NXE:160D'yi kullanıyor.

ASML, bu yılın sonuna kadar yeni yüksek NA NXE:3800E'yi tanıtacak. EUV çoklu modellemenin genel maliyetinin azalmasıyla NXE:3800E, başlangıçta saatte 195 levha üretebilir ve zamanla saatte 220 levhalık bir üretim elde etmek için optimize edilebilir; bu, NXE:30D'ye kıyasla %3600'luk bir iyileşmeyi temsil eder.

Üçüncü Dalga: Yükseliş

ABD'nin orta ve üst düzey DUV ve EUV ekipmanlarının Çin anakarasına satışını yasaklayan düzenlemeleri uygulamaya koymasının ardından, üçüncü litografi dalgası için savaş sessizce başladı. Buna kısıtlamalar ve karşı önlemlerin yanı sıra yeni bir litografi teknolojisi geliştirme ve kendine güvenme dalgası da dahildir.

Şu anda Çin ana karasındaki levha fabrikaları, 14 nm'nin altında gelişmiş çipler üretmek için özel litografi makineleri satın alamıyor. 14nm ve 7nm yongalar üretmek için DUV ekipmanının eski versiyonları kullanılırsa birden fazla pozlama gerekir, bu da önemli ölçüde daha yüksek maliyetlere ve verimi artırmada zorluklara yol açar.

1 Eylül itibarıyla, Hollanda'dan gelen en yeni yarı iletken ekipman ihracat kontrol önlemleri, 38nm-45nm işlemlerini içerenler de dahil olmak üzere, olgun işlemler için DUV ekipmanının Çin ana karasına ihracatını daha da kısıtlıyor.

Bu hafta ASML, TWINSCAN NXT:2000i ve gelecekteki daldırma litografi makineleri için Hollanda hükümetine ihracat lisansı başvurusunda bulunduğunu duyurdu. Hollanda hükümeti, TWINSCAN NXT:2000i'nin ve gelecekteki cihazların Çinli müşterilere bu yılın sonuna kadar gönderilmesi için gerekli lisansı verdi. Ancak şirket, Ocak 2024'ten sonra artık ilgili ihracat lisanslarını alamayacaklarını tahmin ediyor.

4 Eylül'de ASML CEO'su Peter Wennink, bir televizyon programında şirketin karşı karşıya kaldığı ihracat kontrolleri ve korumacılık hakkındaki görüşlerini dile getirdi. Çin anakarasını ihracat kontrolleri yoluyla tamamen izole etmenin uygulanabilir bir yaklaşım olmadığını vurguladı. Xiaomi Mate 60 Pro'da kullanılan çiplerdeki atılım, bu noktayı dolaylı olarak gösteriyor. Bu kısıtlamalar aslında Çin anakarasını inovasyon çabalarını iki katına çıkarmaya itiyor. Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri teknolojiyi paylaşmaya isteksizse, Çin anakarasının kendi araştırmasını yürüteceğini ve Batılı şirketlerin düşünmediği çözümleri araştıracağını belirtti. Batılı hükümetlerin kısıtlayıcı politikaları, Çin anakarasında inovasyonu ve yaratıcılığı teşvik ediyor.

Peter Wennink, anakara Çin'in küresel rekabeti tetikleyebilecek yeni teknolojiler ve ürünler tasarlayacağı konusunda uyardı. Wall Street Journal daha önce, ABD'nin Ekim 2022'de çip satış kısıtlamalarını yükselttiğinde, anakaradaki Çin şirketlerinin yalnızca 2.4 milyar dolar değerinde yarı iletken ekipman ithal ettiğini bildirmişti; bu, yasağın iki yıl önce uygulanmasından bu yana en düşük rakamdı. Bu, Çin'in yarı iletken ekipman endüstrisinin ithalata olan bağımlılığı azaltmaya çalıştığını ve kendi kendine yetme sürecinin hızlandığını gösteriyor.