第二波：竞争

在16nm、14nm工艺芯片，无论是DUV还是EUV量产之后，ASML的高端光刻机一直备受市场追捧。台积电、三星电子、英特尔以及中国大陆几大晶圆厂每年都会争夺有限数量的光刻机。

近年来，随着7nm、5nm、3nm工艺的量产，台积电、三星电子、英特尔对于EUV设备的竞争愈加激烈。

据报道，台积电拥有约60台极紫外光刻机，占市场上极紫外光刻设备总出货量的50%以上。随着2nm工艺研发和晶圆厂建设的推进，台积电对高数值孔径（NA）极紫外光刻设备提出了更高的要求，并提前向ASML下单以确保其领先地位。

三星还在采购高NA EUV设备，并要求ASML将设备直接运送到其工厂进行测试，开创了ASML直接在客户工厂运送和测试设备的先例。目前，三星的EUV光刻机数量仅为台积电的60%左右，甚至更少。 2022年，三星购买了约18台EUV设备。

2021年，英特尔宣布重返晶圆代工市场，并公布了先进工艺技术的蓝图。他们计划在未来四年内推出五代芯片工艺技术。为了实现这一目标，英特尔也在竞购ASML最先进的EUV光刻机。2021年下半年，英特尔宣布已抢在台积电和三星之前订购了ASML的TWINSCAN EXE:5200，这是一款数值孔径为0.55的EUV光刻机，由ASML自主研发。该设备的单价高达300亿美元，据报道其产能超过每小时220片晶圆。根据ASML的计划，TWINSCAN EXE:5200预计将于2024年底投入使用，用于验证，并于2025年开始芯片量产。

为了满足不断发展的先进工艺，ASML正在开发更先进的EUV光刻机，主要集中在高NA。

高数值孔径 EUV 设备可提供更高的分辨率，使芯片密度成倍增加，同时减少缺陷、成本和芯片制造周期。新的EUV设备将其NA值从0.33提高到0.55，以实现更高分辨率的图案化。与0.33 NA的光刻机相比，0.55 NA的分辨率从13nm提高到8nm，能够更快、更好地曝光更复杂的集成电路图案，并超越32nm到30nm节距的单次图案化的限制。

尽管2023年半导体市场整体低迷，但包括台积电、英特尔、三星、SK海力士和美光在内的全球芯片巨头仍在积极投资EUV设备。台积电和三星计划在2024年扩大其3nm工艺产能，而英特尔将于今年年底开始量产其首款采用EUV技术的Intel 4工艺芯片。

ASML表示，对于主流的0.33 NA，到2021年，采用5nm工艺技术的晶圆厂平均每个晶圆掩模大约有10层。但随着3年2023nm的量产，晶圆掩模层数平均将达到20层。

至于DRAM，目前EUV技术可实现5层掩模生产，但2024年将增加至8层。有些工艺会采用多重图案化，每个晶圆最多有10层掩模。

据ASML统计，随着晶圆厂和DRAM制造商增加EUV资本支出，截至2023年第一季度，该公司已出货136台EUV光刻机。

本周，ASML首席执行官Peter Wennink表示，他们预计将推出业界首款数值孔径为0.55的EUV设备，即TWINSCAN EXE:5000。不过，该设备将主要用于研发，以使公司的客户熟悉新技术及其功能。如前所述，这些设备每台的成本都超过300亿美元。

今年，ASML 将向一位未公开的客户发送其 TWINSCAN EXE:5000 设备，该客户很可能是英特尔。英特尔此前宣布计划从 2025 年开始使用高 NA TWINSCAN EXE 设备及其 18A（~1.8nm）工艺技术开始大规模生产（HVM）。因此，英特尔从2018年开始积极探索高NA光刻设备，并已订购了TWINSCAN EXE:5000和商业版TWINSCAN EXE:5200。

与英特尔相比，台积电和三星采用NA为0.55的EUV设备的时间会稍晚一些，但不会晚于2030年。

Susquehanna International Group 的高级分析师 Mehdi Hosseini 认为，由于成本原因，台积电的 3nm 工艺若不采用 EUV 设备进行多重曝光，则无法在 2023 年实现大规模量产。台积电目前使用的是 NXE:3600D，其产能为每小时 160 片晶圆。

ASML 将在今年年底推出新的高数值孔径 NXE:3800E。随着 EUV 多重图案化的总体成本降低，NXE:3800E 最初每小时可生产 195 片晶圆，随着时间的推移，经过优化可实现每小时 220 片晶圆的吞吐量，与 NXE:30D 相比提高了 3600%。

第三波浪潮：崛起

美国实施禁止向中国大陆销售中高端DUV和EUV设备的规定后，第三波光刻机之战悄然打响。这包括限制、对策，以及新一波光刻技术的发展和自力更生。

目前，中国大陆晶圆厂无法购买专用光刻机来生产14纳米以下的先进芯片。如果使用老版本的DUV设备来生产14nm和7nm芯片，需要多次曝光，导致成本明显升高，良率提升困难。

截至1月38日，荷兰最新半导体设备出口管制措施进一步限制成熟工艺DUV设备向中国大陆出口，其中包括涉及45nm-XNUMXnm工艺的DUV设备。

本周，ASML 宣布他们已向荷兰政府提交了 TWINSCAN NXT:2000i 和未来浸入式光刻机的出口许可证申请。荷兰政府已颁发必要的许可证，可在今年年底前向中国客户运送 TWINSCAN NXT:2000i 和未来的设备。不过，该公司预计2024年XNUMX月之后将无法再获得相关出口许可证。

4月60日，ASML首席执行官彼得·温尼克（Peter Wennink）在电视节目中就公司面临的出口管制和保护主义发表了看法。他强调，通过出口管制完全孤立中国大陆并非可行之策。小米Mate XNUMX Pro芯片的突破，间接说明了这一点。这些限制实际上正在推动中国大陆加倍创新。他表示，如果欧美不愿分享技术，中国大陆将进行自主研发，探索西方公司尚未考虑的解决方案。西方政府的限制性政策正在刺激中国大陆的创新和创造力。

彼得·温尼克警告说，中国大陆将设计新技术和新产品，这可能引发全球竞争。 《华尔街日报》此前报道称，2022年2.4月美国升级芯片销售限制时，中国大陆企业仅进口了价值XNUMX亿美元的半导体设备，这是该禁令实施两年多以来的最低数字。这表明我国半导体设备产业正在努力减少对进口的依赖，实现自力更生的进程正在加速。