Làn sóng thứ hai: Cạnh tranh

Sau khi sản xuất hàng loạt chip tiến trình 16nm và 14nm cả DUV và EUV, những chiếc máy in thạch bản cao cấp của ASML luôn được săn đón nhiều trên thị trường. TSMC, Samsung Electronics, Intel và một số nhà sản xuất tấm bán dẫn lớn ở Trung Quốc đại lục cạnh tranh để giành được số lượng máy in thạch bản hạn chế mỗi năm.

Trong những năm gần đây, với việc sản xuất hàng loạt quy trình 7nm, 5nm và 3nm, sự cạnh tranh giữa TSMC, Samsung Electronics và Intel đối với thiết bị EUV ngày càng trở nên khốc liệt.

Được biết, TSMC sở hữu khoảng 60 máy in thạch bản EUV, chiếm hơn 50% tổng số thiết bị EUV được xuất xưởng trên thị trường. Với sự phát triển của nghiên cứu và xây dựng nhà máy 2nm, TSMC đã đặt ra yêu cầu cao hơn đối với thiết bị EUV có NA cao (khẩu độ số), đặt hàng sớm để đảm bảo vị trí dẫn đầu tại ASML.

Samsung cũng đang mua thiết bị EUV có NA cao và đã yêu cầu ASML giao thiết bị trực tiếp đến nhà máy của họ để thử nghiệm, tạo tiền lệ cho ASML trực tiếp vận chuyển và thử nghiệm thiết bị tại cơ sở của khách hàng. Hiện tại, Samsung chỉ có khoảng 60% số lượng máy in thạch bản EUV so với TSMC, thậm chí còn ít hơn. Vào năm 2022, Samsung đã mua khoảng 18 thiết bị EUV.

Vào năm 2021, Intel tuyên bố quay trở lại thị trường sản xuất chip và công bố kế hoạch chi tiết cho công nghệ xử lý tiên tiến. Họ có kế hoạch tung ra 2021 thế hệ công nghệ xử lý chip mới trong vòng 5200 năm tới. Để đạt được mục tiêu này, Intel cũng đang cạnh tranh các máy in thạch bản EUV tiên tiến nhất của ASML. Vào nửa cuối năm 0.55, Intel thông báo rằng họ đã đặt hàng trước TSMC và Samsung cho TWINSCAN EXE:300 của ASML, một thiết bị EUV có NA là 220 mà ASML hiện đang phát triển. Đơn giá của thiết bị này lên tới 5200 triệu đô la Mỹ và được cho là có công suất hơn 2024 tấm wafer mỗi giờ. Theo kế hoạch của ASML, TWINSCAN EXE:2025 dự kiến ​​sẽ được đưa vào sử dụng vào cuối năm XNUMX để xác nhận và sản xuất chip bắt đầu từ năm XNUMX.

Để đáp ứng các quy trình tiên tiến đang phát triển, ASML đang phát triển các máy in thạch bản EUV tiên tiến hơn, chủ yếu tập trung vào NA cao.

Thiết bị EUV NA cao cung cấp độ phân giải cao hơn, cho phép tăng mật độ chip lên nhiều lần đồng thời giảm lỗi, chi phí và chu kỳ sản xuất chip. Thiết bị EUV mới sẽ tăng giá trị NA từ 0.33 lên 0.55 để đạt được độ phân giải cao hơn. So với máy in thạch bản 0.33 NA, độ phân giải 0.55 NA cải thiện từ 13nm lên 8nm, cho phép phơi sáng nhanh hơn và tốt hơn các mẫu mạch tích hợp phức tạp hơn và vượt qua giới hạn của tạo mẫu đơn với bước sóng 32nm đến 30nm.

Mặc dù thị trường bán dẫn trì trệ vào năm 2023 nhưng các gã khổng lồ chip toàn cầu bao gồm TSMC, Intel, Samsung, SK Hynix và Micron vẫn đang tích cực đầu tư vào thiết bị EUV. TSMC và Samsung sẽ mở rộng công suất 3nm vào năm 2024, trong khi Intel sẽ bắt đầu sản xuất hàng loạt chip xử lý Intel 4 đầu tiên sử dụng công nghệ EUV vào cuối năm nay.

ASML tuyên bố rằng đối với 0.33 NA phổ biến, vào năm 2021, các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn sử dụng công nghệ xử lý 5nm đạt trung bình khoảng 10 lớp trên mỗi mặt nạ bán dẫn. Tuy nhiên, với việc sản xuất hàng loạt quy trình 3nm vào năm 2023, các lớp mặt nạ wafer trung bình sẽ đạt tới 20 lớp.

Đối với DRAM, hiện tại, công nghệ EUV có thể sản xuất khẩu trang 5 lớp nhưng đến năm 2024 sẽ tăng lên 8 lớp. Một số quy trình sẽ áp dụng nhiều mẫu và mỗi tấm wafer sẽ có tối đa 10 lớp mặt nạ.

Theo thống kê của ASML, khi các nhà sản xuất tấm wafer và DRAM tăng chi tiêu vốn EUV, tính đến quý đầu tiên của năm 2023, công ty đã xuất xưởng 136 máy in thạch bản EUV.

Tuần này, Giám đốc điều hành ASML Peter Wennink tuyên bố rằng họ dự kiến ​​sẽ ra mắt thiết bị EUV đầu tiên trong ngành với khẩu độ 0.55, TWINSCAN EXE:5000. Tuy nhiên, thiết bị này chủ yếu sẽ được sử dụng cho hoạt động nghiên cứu và phát triển nhằm giúp khách hàng của công ty làm quen với công nghệ mới và các chức năng của nó. Như đã đề cập trước đó, mỗi thiết bị này có giá hơn 300 triệu đô la Mỹ.

Năm nay, ASML sẽ gửi thiết bị TWINSCAN EXE:5000 của mình cho một khách hàng không được tiết lộ, có thể là Intel. Intel trước đây đã công bố kế hoạch bắt đầu sản xuất hàng loạt (HVM) sử dụng thiết bị TWINSCAN EXE có độ phân giải cao từ năm 2025, với công nghệ xử lý 18A (~1.8nm) của họ. Do đó, Intel đã tích cực khám phá thiết bị in thạch bản có hàm lượng NA cao kể từ năm 2018 và đã đặt hàng cho cả TWINSCAN EXE:5000 và phiên bản thương mại của TWINSCAN EXE:5200.

So với Intel, TSMC và Samsung sẽ áp dụng thiết bị EUV có NA là 0.55 muộn hơn một chút nhưng không muộn hơn năm 2030.

Vào năm 2023, Mehdi Hosseini, nhà phân tích cấp cao của Tập đoàn quốc tế Susquehanna, tin rằng quy trình 3nm của TSMC không thể đạt được sản xuất số lượng lớn nếu không sử dụng thiết bị EUV để tạo nhiều khuôn do cân nhắc về chi phí. TSMC hiện đang sử dụng NXE:3600D, có công suất 160 tấm wafer mỗi giờ (wph).

ASML sẽ giới thiệu NA NXE:3800E cao cấp mới vào cuối năm nay. Với tổng chi phí giảm cho việc tạo nhiều mẫu EUV, ban đầu NXE:3800E có thể tạo ra 195 tấm bán dẫn mỗi giờ và có thể được tối ưu hóa để đạt được công suất 220 tấm bán dẫn mỗi giờ theo thời gian, cải thiện 30% so với NXE:3600D.

Làn sóng thứ ba: Trỗi dậy

Sau khi Mỹ thực thi quy định cấm bán thiết bị DUV và EUV từ trung cấp đến cao cấp cho Trung Quốc đại lục, cuộc chiến giành làn sóng in thạch bản thứ ba lặng lẽ bắt đầu. Điều này bao gồm các hạn chế, biện pháp đối phó cũng như làn sóng phát triển công nghệ in thạch bản mới và khả năng tự lực.

Hiện tại, các nhà sản xuất tấm wafer ở Trung Quốc đại lục không thể mua máy in thạch bản chuyên dụng để sản xuất chip tiên tiến dưới 14nm. Nếu các phiên bản cũ hơn của thiết bị DUV được sử dụng để sản xuất chip 14nm và 7nm thì cần phải tiếp xúc nhiều lần, dẫn đến chi phí cao hơn đáng kể và khó khăn trong việc cải thiện năng suất.

Kể từ ngày 1 tháng 38, các biện pháp kiểm soát xuất khẩu thiết bị bán dẫn mới nhất của Hà Lan hạn chế hơn nữa việc xuất khẩu thiết bị DUV cho các quy trình hoàn thiện sang Trung Quốc đại lục, bao gồm cả những thiết bị liên quan đến quy trình 45nm-XNUMXnm.

Tuần này, ASML thông báo rằng họ đã nộp đơn xin giấy phép xuất khẩu cho chính phủ Hà Lan đối với TWINSCAN NXT:2000i và các máy in thạch bản nhúng trong tương lai. Chính phủ Hà Lan đã cấp giấy phép cần thiết cho việc vận chuyển TWINSCAN NXT:2000i và các thiết bị trong tương lai cho khách hàng Trung Quốc cho đến cuối năm nay. Tuy nhiên, công ty ước tính rằng họ sẽ không thể xin được giấy phép xuất khẩu liên quan sau tháng 2024 năm XNUMX.

Vào ngày 4 tháng 60, CEO của ASML Peter Wennink đã bày tỏ quan điểm của mình về các biện pháp kiểm soát xuất khẩu và chủ nghĩa bảo hộ mà công ty phải đối mặt trong một chương trình truyền hình. Ông nhấn mạnh rằng việc cô lập hoàn toàn Trung Quốc đại lục thông qua các biện pháp kiểm soát xuất khẩu không phải là một cách tiếp cận khả thi. Sự đột phá trong các con chip được sử dụng trong Xiaomi Mate XNUMX Pro minh họa gián tiếp cho quan điểm này. Những hạn chế này thực sự đang thúc đẩy Trung Quốc đại lục tăng gấp đôi nỗ lực đổi mới của mình. Ông tuyên bố rằng nếu châu Âu và Hoa Kỳ không muốn chia sẻ công nghệ, Trung Quốc đại lục sẽ tiến hành nghiên cứu riêng của mình, khám phá các giải pháp mà các công ty phương Tây chưa cân nhắc. Các chính sách hạn chế của các chính phủ phương Tây đang kích thích sự đổi mới và sáng tạo ở Trung Quốc đại lục.

Peter Wennink cảnh báo rằng Trung Quốc đại lục sẽ thiết kế các công nghệ và sản phẩm mới, điều này có thể gây ra sự cạnh tranh toàn cầu. Tạp chí Phố Wall trước đó đã đưa tin rằng khi Mỹ nâng cấp các hạn chế bán chip vào tháng 2022 năm 2.4, các công ty Trung Quốc đại lục chỉ nhập khẩu thiết bị bán dẫn trị giá XNUMX tỷ USD, con số thấp nhất kể từ khi lệnh cấm được thực thi hơn hai năm trước. Điều này cho thấy ngành công nghiệp thiết bị bán dẫn của Trung Quốc đang nỗ lực giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu và quá trình đạt được khả năng tự lực đang được đẩy nhanh.