近日,產業鏈的消息人士@手機晶片達人稱,由于先進制程產能利用率開始下滑,而且評估之后下滑時間會持續一段周期,臺積電計劃從年底開始,將部分EUV設備關機,以節省EUV設備巨大的耗電支出。
EUV光刻機被譽為芯片制造上的“明珠”,專門用于生產高端芯片,該設備生產一天需要3萬度電左右,一年耗電大約1000萬度,是十足的“電老虎”。
據了解,目前臺積電擁有大約80臺EUV光刻機,主要用于7nm、5nm及以下的先進工藝,今年9月份還會量產3nm工藝,都需要EUV光刻機,這也導致了臺積電在電能方面的消耗極大。
結合最近產業曝出的消息來看,臺積電內部決定放棄N3工藝,轉而在2023年下半年量產降本的N3E工藝,原因是N3工藝目前幾乎沒有客戶用得上。就臺積電目前的大客戶蘋果而言,在即將發布的iPhone14系列上的A16處理器不急著上3nm工藝,而是保持采用4nm工藝,再加上3nm的能效問題,蘋果連初代3nm芯片的計劃都取消了。
除了蘋果以外,華為海思由于某些原因,也無法繼續與臺積電合作并從后者處獲得3nm工藝芯片。這也導致了幾乎沒有客戶能夠采用臺積電3nm工藝打造芯片產品,畢竟一套3nm的光罩費用要上億美金,成本巨大。另一方面,市場現階段PC、手機、顯卡等產品的需求下滑,先進工藝生產的芯片也受到不小影響。
與DUV(深紫外光)光刻機相比,EUV光刻機的吞吐量相對較低,每小時可曝光處理的晶圓數量約在120片-175片之間,技術改進后,速度可以提升至275片每小時。但相對而言,EUV生產效率還是更高,原因在于1層EUV晶圓通常可以代替3-4層DUV晶圓。
據悉,晶圓制造采用的主流光源是氬氟激光,波長為193nm,而極紫外光的波長只有13.5nm,EUV光刻即以其作為光源。
EUV耗電量高的原因主要有幾個方面:
一,要激光高功率的極紫外光,需要通過功耗極大的激光器,這個過程會產生大量熱量,因此也需要優秀且完備的冷卻、散熱系統來保證設備正常工作,而激發極紫外光和冷卻散熱都需要消耗大量電力。
二、光前進到晶圓的過程中,需要經過十幾次反射鏡修正光路方向,而每經過一次反射,會有約30%的損耗,最終大約只有不到2%的光線到達晶圓。過程中損耗的能量,也大量會轉化成熱量,這又帶來大量的散熱工作,又轉化成電力消耗。
三,晶圓廠產能很多時候吃緊,為提高產能,晶圓廠會進一步提升光源功率,從而提升曝光的節奏,這又帶來更多的用電。
綜合而言,EUV光刻機的耗電問題,本質是從光源激發到晶圓生產過程中極低的能源轉換率。
值得注意的是,盡管EUV光刻機研發成本高昂,但依然受到全球各大晶圓廠的追捧。據悉,ASML計劃在2024年量產出貨新一代的NA EUV光刻機,助力臺積電,三星等企業完成2nm芯片的生產。并且到時候ASML會大幅度提升現款的EUV光刻機產能,預計2025年左右可具備年產90臺EUV光刻機的能力。
旺盛的市場需求給ASML帶來很大的生產壓力,雖然有大量的訂單涌入,但由于供應鏈“斷供”影響,ASML的很多訂單難以交付。雖然臺積電和三星今年采購的EUV光刻機訂單量達到了40臺,但ASML在第一季度出貨EUV光刻機的數量只有3臺,按這個出貨量來計算,ASML全年交付的EUV光刻機訂單只有十多臺。當然,經過ASML對供應鏈的調整,交付數量應該會有所提升,據ASML透露,今年或只能完成60%的訂單量。
更多信息可以來這里獲取==>>電子技術應用-AET<<