第二波：競爭

在16nm、14nm製程晶片，無論是DUV還是EUV量產後，ASML的高階光刻機一直備受市場追捧。台積電、三星電子、英特爾以及中國大陸幾大晶圓廠每年都會爭取有限數量的微影機。

近年來，隨著7nm、5nm、3nm製程的量產，台積電、三星電子、英特爾對於EUV設備的競爭愈加激烈。

據悉，台積電擁有約60台EUV光刻機，佔市場上EUV設備出貨總量的50%以上。隨著2nm研究和晶圓廠建設的發展，台積電對高NA（數值孔徑）EUV設備提出了更高的要求，提前下單以確保在ASML的領先地位。

三星也正在採購高NA EUV設備，並要求ASML將設備直接運送到其工廠進行測試，開創了ASML直接在客戶工廠運送和測試設備的先例。目前，三星的EUV光刻機數量相比台積電只有60%左右，甚至更少。 2022年，三星購買了約18台EUV設備。

2021年，英特爾宣布重返代工市場，並公佈了先進製程技術的藍圖。他們計劃在未來四年內推出五代新一代晶片製程技術。為了實現這一目標，英特爾還在爭奪ASML最先進的EUV微影機。 2021年下半年，英特爾宣布先於台積電和三星訂購了ASML的TWINSCAN EXE:5200，這是ASML目前正在開發的NA為0.55的EUV設備。該設備單價達300億美元，據稱每小時產能超過220片晶圓。根據ASML的計劃，TWINSCAN EXE:5200預計將於2024年底投入使用，用於2025年開始的驗證和晶片生產。

為了滿足不斷發展的先進工藝，ASML正在開發更先進的EUV微影機，主要集中在高NA。

高數值孔徑 EUV 設備可提供更高的分辨率，使晶片密度倍增，同時減少缺陷、成本和晶片製造週期。新的EUV設備將其NA值從0.33提高到0.55，以實現更高解析度的圖案化。與0.33 NA的光刻機相比，0.55 NA的分辨率從13nm提高到8nm，能夠更快、更好地曝光更複雜的集成電路圖案，並超越32nm到30nm節距的單次圖案化的限制。

儘管2023年半導體市場低迷，但包括台積電、英特爾、三星、SK海力士、美光在內的全球晶片巨頭仍在積極投資EUV設備。台積電和三星將在 3 年擴大 2024nm 產能，而英特爾將在今年底開始量產首款採用 EUV 技術的 Intel 4 製程晶片。

ASML表示，對於主流的0.33 NA，到2021年，採用5nm製程技術的晶圓廠平均每個晶圓遮罩大約有10層。但隨著3年2023nm的量產，晶圓掩模層數平均將達到20層。

至於DRAM，目前EUV技術可實現5層掩模生產，但2024年將增加至8層。有些製程會採用多重圖案化，每個晶圓最多有10層遮罩。

根據ASML統計，隨著晶圓廠和DRAM製造商增加EUV資本支出，截至2023年第一季，該公司已出貨136台EUV光刻機。

本週，ASML執行長Peter Wennink表示，他們預計將推出業界首款數值孔徑為0.55的EUV設備，即TWINSCAN EXE:5000。不過，該設備將主要用於研發，以使公司的客戶熟悉新技術及其功能。如前所述，這些設備每台的成本都超過300億美元。

今年，ASML 將向一位未公開的客戶發送其 TWINSCAN EXE:5000 設備，該客戶很可能是英特爾。英特爾先前宣布計劃從 2025 年開始使用高 NA TWINSCAN EXE 設備及其 18A（~1.8nm）製程技術開始大規模生產（HVM）。因此，英特爾從2018年開始積極探索高NA光刻設備，並已訂購了TWINSCAN EXE:5000和商業版TWINSCAN EXE:5200。

與英特爾相比，台積電和三星採用NA為0.55的EUV設備的時間稍晚，但最晚不會晚於2030年。

對於2023年，Susquehanna國際集團高級分析師Mehdi Hosseini認為，出於成本考慮，台積電的3nm製程在不利用EUV設備進行多重圖案化的情況下無法實現大批量生產。台積電目前使用 NXE:3600D，其吞吐量為每小時 160 片晶圓 (wph)。

ASML 將在今年底推出新的高數值孔徑 NXE:3800E。隨著EUV 多重圖案化的整體成本降低，NXE:3800E 最初每小時可生產195 片晶圓，隨著時間的推移，經過優化可實現每小時220 片晶圓的吞吐量，與NXE:30D 相比提高了3600%。

第三波浪潮：崛起

在美國實施禁止向中國大陸銷售中高階DUV和EUV設備的規定後，第三波光刻機之戰悄悄打響。這包括限制、對策，以及新一波光刻技術的發展和自力更生。

目前，中國大陸晶圓廠無法購買專用光刻機來生產14奈米以下的先進晶片。如果使用舊版的DUV設備來生產14nm和7nm晶片，需要多次曝光，導致成本明顯升高，良率提升困難。

截至1月38日，荷蘭最新半導體設備出口管制措施進一步限製成熟製程DUV設備向中國大陸出口，其中包括涉及45nm-XNUMXnm製程的DUV設備。

本週，ASML 宣布他們已向荷蘭政府提交了 TWINSCAN NXT:2000i 和未來浸入式微影機的出口許可證申請。荷蘭政府已頒發必要的許可證，可在今年年底前向中國客戶運送 TWINSCAN NXT:2000i 和未來的設備。不過，該公司預計2024年XNUMX月後將無法再取得相關出口許可證。

4月60日，ASML執行長Peter Wennink在一部電視節目中表達了對公司面臨的出口管制和保護主義的看法。他強調，透過出口管制徹底孤立中國大陸並不是可行的辦法。小米Mate XNUMX Pro所採用晶片的突破間接說明了這一點。這些限制實際上正在推動中國大陸加倍努力進行創新。他表示，如果歐美不願意分享技術，中國大陸就會進行自主研究，探索西方企業還沒考慮過的解決方案。西方政府的限制性政策正在刺激中國大陸的創新和創造力。

彼得溫尼克警告說，中國大陸將設計新技術和新產品，這可能引發全球競爭。 《華爾街日報》先前報導稱，2022年2.4月美國升級晶片銷售限制時，中國大陸企業僅進口了價值XNUMX億美元的半導體設備，這是該禁令實施兩年多來的最低數字。這顯示我國半導體設備產業正努力減少對進口的依賴，而實現自力更生的進程正在加速。