半導(dǎo)體晶圓代工成為全球科技競爭的焦點，先進制程的角逐競爭日趨激烈，ASML的EUV***供應(yīng)成為產(chǎn)業(yè)界關(guān)心的話題。2021年臺積電和三星將需要ASML供應(yīng)多少臺EUV***？臺灣和日本產(chǎn)業(yè)界分析人士分別給出了不同的答案。

——臺灣專家：2021年底臺積電55臺，三星30臺 2020年12月下旬，媒體報道臺積電2021年先進制程的產(chǎn)能已經(jīng)被 “預(yù)訂一空”。其中，蘋果iPhone 應(yīng)用處理器及 Arm 架構(gòu)電腦處理器擴大量產(chǎn)規(guī)模，獨占 5nm 超過80%的產(chǎn)能；而蘋果空出的 7nm 產(chǎn)能，也被超微半導(dǎo)體(AMD)接手。 臺積電Fab 18廠第三期將在2021年第一季開始進入量產(chǎn)，5nm生產(chǎn)線全數(shù)到位，每月可提供超過9萬片的投片產(chǎn)能。據(jù)分析，臺積電會進行上、下半年產(chǎn)能調(diào)配，部分產(chǎn)品線會在2021年上半年預(yù)先投片，避免下半年旺季訂單涌現(xiàn)后的產(chǎn)能短缺。除了蘋果，高通、聯(lián)發(fā)科、超微、博通、美滿電子都有5nm投產(chǎn)計劃。

臺積電以7nm制程優(yōu)化而來的6nm制程也同樣產(chǎn)能吃緊。高通和聯(lián)發(fā)科除了7nm制程增加投片，其5G處理器將采用6nm制造。英特爾也會采用臺積電6nm制程制造GPU產(chǎn)品。

根據(jù)ASML的官方數(shù)據(jù)，2018年至2019年，每月產(chǎn)能約4.5萬片晶圓（WSPM），一個EUV層需要一臺Twinscan NXE***。隨著工具生產(chǎn)效率的提高，WSPM的數(shù)量也在增長。。 ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系統(tǒng)價格相當昂貴。早在10月份，ASML就透露，其訂單中的4套EUV系統(tǒng)價值5.95億歐元(約合7.03億美元)，因此單臺設(shè)備的成本可能高達1.4875億歐元(1.7575億美元)。

臺灣產(chǎn)業(yè)分析人士吳金榮先生認為，截至2021年底，臺積電可以拿到55臺ASML的EUV***，三星為30臺。 ——日本專家給出了詳盡的推理和分析 近日，日本精密加工研究所所長湯之上隆先生也對***的市場做了深入分析。 臺積電在2019年將EUV應(yīng)用于7nm+工藝量產(chǎn)，2020年5nm的量產(chǎn)同樣采用了EUV技術(shù)。目前ASML是唯一可以提供EUV***的供應(yīng)商，其出貨量穩(wěn)步增長，2016年出貨5臺、2017年出貨10臺、2018年出貨18臺、2019年出貨26臺，湯之上隆預(yù)計，2020年ASML將出貨36臺EUV***。

▲ASML的EUV出貨量和積壓需求（來源：WikiChip、ASML財務(wù)報告和湯之上隆預(yù)測） 然而，ASML似乎無法滿足先進半導(dǎo)體制造商的訂單數(shù)量，訂單持續(xù)積壓，到2020年第二季度，其積壓需求數(shù)量似乎達到了56臺。 2020年第三季度，其5nm占比為8％、7nm占比為35％，5nm和7nm共占43％。由于其5nm的比例預(yù)計在未來會迅速增加，因此估計2021年5nm和7nm的總和將占臺積電總出貨量的大多數(shù)。

▲臺積電制程發(fā)展（2020-Q3） 在7nm處，未采用EUV的N7工藝和采用EUV的N7+工藝混合在一起，比例未知。采用EUV的5nm和N7+的出貨價值正以比預(yù)期更快的速度迅速增長。

▲臺積電先進制程的產(chǎn)能爭奪戰(zhàn) 圍繞臺積電最先進制程的無晶圓廠（Fabless）產(chǎn)能爭奪戰(zhàn)如圖所示。

頭部是蘋果，高通、NVIDIA、AMD、賽靈思、博通、聯(lián)發(fā)科、谷歌、亞馬遜等擠在一起，英特爾很可能會加入其中。 自2020年9月15日起，由于美國商務(wù)部加強出口限制，臺積電不能向中國華為公司供貨半導(dǎo)體產(chǎn)品，而華為約占臺積電總產(chǎn)值的15％。不過這對臺積電幾乎沒有影響，反而其最先進制程的能力將來可能會不足。

特別是臺積電的最新制程嚴重依賴EUV設(shè)備，如果無法確保足夠的數(shù)量，則將難以承擔更多的無晶圓廠生產(chǎn)委托。那么2021年后，臺積電需要多少臺EUV***？ 關(guān)于臺積電的微縮化和大規(guī)模生產(chǎn)，據(jù)了解，臺積電采用EUV技術(shù)的N7+工藝從2019年開始量產(chǎn)，5nm工藝在2020年量產(chǎn)，3nm設(shè)備和材料選擇完成后將在2021年風(fēng)險生產(chǎn)、在2022年量產(chǎn)，2nm設(shè)備和材料計劃在2024年開始量產(chǎn)。

目前尚不清楚N7+的當前月產(chǎn)能，5nm、3nm和2nm的最終月產(chǎn)能以及這些技術(shù)節(jié)點的EUV層數(shù)。另外，尚不確切知道批量生產(chǎn)現(xiàn)場的EUV吞吐量（每小時處理的晶圓數(shù)量）和開工率。在此，為了計算臺積電所需的EUV數(shù)量，請參閱2020 VLSI研討會上的ASML和imec公告，作者將試圖假設(shè)如下。

1、在大規(guī)模批量生產(chǎn)期間，每個制程節(jié)點的月生產(chǎn)能力設(shè)置為170-190K（K = 1000）；

2、為啟動制程節(jié)點，決定在三個階段引入所需數(shù)量的EUV設(shè)備：試產(chǎn)、風(fēng)險生產(chǎn)和大規(guī)模量產(chǎn)；

3、大規(guī)模量產(chǎn)將分為第一階段和第二階段兩個階段進行；

4、關(guān)于EUV層數(shù)，N7+對應(yīng)5層，5nm達15層，3nm達32層，2nm達45層。

5、EUV的平均產(chǎn)量為80-90個/小時，包括停機時間在內(nèi)的平均開工率為70-90％，每一項的點點滴滴都會逐步改善。

基于上述假設(shè)，從2020年-2023年，臺積電一年內(nèi)（想要）引入的EUV***數(shù)量如下圖所示。

▲臺積電所需的EUV數(shù)量估算

首先，到2020年，當5nm大規(guī)模生產(chǎn)及3nm試產(chǎn)啟動時，據(jù)計算將需要35臺新EUV***，計算結(jié)果與圖3中的實際值幾乎相同。 到2021年，5nm生產(chǎn)規(guī)模將擴大，3nm風(fēng)險生產(chǎn)將啟動，經(jīng)計算所需的新EUV***數(shù)量達54臺；到2022年，當3nm大規(guī)模生產(chǎn)、2nm試產(chǎn)啟動，需要的新EUV***數(shù)量被計算為57臺。

此外，到2023年，當3nm生產(chǎn)規(guī)模擴大、2nm開始風(fēng)險生產(chǎn)時，所需新EUV***數(shù)達到58臺。到2024年2nm大規(guī)模生產(chǎn)啟動及2025年生產(chǎn)規(guī)模擴大時，所需新EUV***數(shù)被計算為62臺。 三星晶圓廠EUV需求如何？ 三星副董事長李在镕于2020年10月13日訪問ASML，并要求ASML在2020年交付9臺EUV***、在2021年后每年交付20臺EUV***。

此外，根據(jù)專家提供的信息，三星副董事長李在镕在10月13日訪問ASML期間要求的“2020年9臺EUV***”中，至少有4臺將在2020年抵達三星，其余5臺預(yù)計將在2021年初被引入。此外。2021年后，尚不清楚是否會落實“每年20臺EUV設(shè)備”，但似乎將會引入類似數(shù)量的EUV***。

根據(jù)該假設(shè)得出的結(jié)論（有不確定性），臺積電在2021年-2015年的五年內(nèi)總共需要292臺EUV***，每年平均需新增58臺。如果自2021年以后，臺積電每年平臺需要近60臺EUV***，加上三星每年需要20臺，一共年需求為近80臺，ASML的產(chǎn)能是否能夠滿足這一需求？也是一個值得研究的問題。

責(zé)任編輯：xj

原文標題：2021年臺積電和三星需多少臺EUV***？

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